JP2012516796A - Process of micro-foam injection molding for personal consumer care products and their containers - Google Patents
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Abstract
【課題】一般的な消費財やケア製品の材料が有する様々な問題を解決する。
【解決手段】射出成形の方法が微細気泡の材料を生み出す。この方法において、ポリマーが溶かされ臨界を超過した流体と混ぜ合わされて、単相のポリマー気体の溶液を生成する。この溶液は、ノズルを通して型の中へ注入される。ノズルを通して注入される時、(臨界を超過した流体からの)溶液の中の気体は、ポリマーから現れる。それはその後、凝固する。溶液から現れることにおいて、気体は、微細気泡の構造をもたらす核生成の気泡をもたらす。発泡材料は、微細気泡の核生成により生成された微細気泡の構造を有するポリマーを備えている。微細気泡は、臨界を超過した液体をポリマーの溶液の中に撒き散らすことによって生成される。その時、ポリマーは圧力低下に晒される。女性用衛生製品は、発泡したポリマーから製造される。
【選択図】図1To solve various problems of materials of general consumer goods and care products.
An injection molding process produces a microcellular material. In this method, the polymer is dissolved and mixed with a supercritical fluid to produce a single phase polymer gas solution. This solution is injected into the mold through a nozzle. When injected through the nozzle, the gas in the solution (from the supercritical fluid) emerges from the polymer. It then solidifies. In emerging from solution, the gas results in nucleated bubbles resulting in a microbubble structure. The foam material includes a polymer having a structure of fine bubbles generated by nucleation of fine bubbles. Microbubbles are created by sprinkling supercritical fluid into a polymer solution. At that time, the polymer is subjected to a pressure drop. Feminine hygiene products are made from foamed polymers.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、広くは個人消費者用ケア製品に関し、より狭くは個人消費者用ケア製品およびその容器において使用される微細発泡のプラスチック発泡体の製造方法に関する。 The present invention relates generally to personal consumer care products, and more narrowly to personal consumer care products and methods of making microfoamed plastic foams for use in containers thereof.
多くの個人消費者用ケア製品およびその容器は、プラスチックから作られている。ほとんどのプラスチックは、熱可塑性物質である。熱可塑性物質は、固体の状態において加熱されると溶けて流動体となり、再度冷やされて凝固する。この過程は、繰り返し行うことが可能である。一方、いくつかのプラスチックは熱硬化性であり、高温下および高圧下で反応し交差結合して固体となる。「交差結合」という用語は、ある要素、グループ、もしくは合成物により生成されるブリッジによって高分子の2つの鎖が連結することを意味する。それらの要素、グループ、もしくは合成物は、基礎的な化学的つながりによって一つの鎖の炭素分子を他の一つの鎖の炭素分子に結合して、交差結合のネットワークを形成する。 Many personal consumer care products and their containers are made from plastic. Most plastics are thermoplastic materials. When the thermoplastic substance is heated in a solid state, it melts and becomes a fluid, and is cooled again and solidifies. This process can be repeated. On the other hand, some plastics are thermosetting and react at high temperatures and pressures to cross-link into solids. The term “crosslink” means that two chains of a polymer are connected by a bridge formed by an element, group, or composition. These elements, groups, or compounds join one chain of carbon molecules to another chain of carbon molecules through a basic chemical link to form a cross-linked network.
個人消費者用ケア製品およびその容器を作るために、これらのいずれの種類のプラスチック、殊に熱可塑性プラスチックを処理するための方法としては、射出成形、ブロー成形、押し出し成形、熱成形などがある。そのような処理過程は広く用いられているが、現在、これらの処理過程およびこれらの処理過程によって作られる製品には、未だに欠点がある。例えば、複雑な型を用いることにより高品質の射出成形による製品が大量に高速に製造され得るが、樹脂の価格は、殊に使い捨て用品にとっては高額である。最近では、原油価格の高騰に伴い、樹脂の価格は既にかなり高額となっており、将来においてはより高くなると予測される。最終的には消費者が負担する費用総額を減少させるために、原材料および処理の両方の総量を直接的に減少させることが望ましい。さらに、そのことは、周囲の環境中に捨てられる製品や容器のプラスチックのゴミの量を減少させるためにも役に立つ。 Methods for treating any of these types of plastics, especially thermoplastics, to make personal consumer care products and their containers include injection molding, blow molding, extrusion molding, thermoforming, and the like. . Although such processes are widely used, currently these processes and the products made by these processes still have drawbacks. For example, by using complex molds, high quality injection molded products can be produced in large quantities and at high speed, but the price of the resin is particularly high for disposable items. Recently, as the price of crude oil has soared, the price of resin has already increased considerably and is expected to be higher in the future. It is desirable to directly reduce the total amount of both raw materials and processing in order to ultimately reduce the total cost incurred by the consumer. It also helps to reduce the amount of plastic waste in products and containers that are discarded into the surrounding environment.
しかしながら、そのような樹脂の使用量を減少させることには限界がある。(係数、硬度、対衝撃強度などの)製品の構造的な完成度を示す機械的な特性は、もし部品の厚さ(および重量)が所定の閾値を超えて減少すると、一般的にその信頼性を失う。従って、製品はそれらが晒される典型的な力や圧力に順応し耐えるような大きさにされる。それらの力や圧力は、最終的な使用の段階、取り扱いの段階、もしくはサプライチェーンにおける輸送の段階において生じる。非常に重量が軽い製品は、それらの力や応力の下において曲がったり、破けたり、さもなければ変形したりする可能性がある。 However, there is a limit to reducing the amount of such resin used. Mechanical properties that indicate the structural integrity of a product (such as modulus, hardness, impact strength) are generally considered to be reliable if the thickness (and weight) of a part decreases beyond a predetermined threshold. Loses sex. Thus, the products are sized to accommodate and withstand the typical forces and pressures to which they are exposed. These forces and pressures occur during the final use, handling, or transportation stages of the supply chain. Very light products can bend, tear or otherwise deform under these forces and stresses.
特定の部品の重量は、空気および樹脂から成る「発泡」部品を生成するために気体を加えることによって、減少され得る(それゆえ、樹脂の量は減少され得る)。例えば、「ガス助成」射出成形の処理過程は、高温に加熱された材料の中に気体を導入する。気体を高温の材料の中に導入することによって、樹脂の材料は置き換えられて、その材料の体積は増加する。このことは、ある部品が機械的な特性を維持したままで、減少された量の樹脂(および低い重量)およびより低い費用を有することを可能にする。 The weight of a particular part can be reduced (and therefore the amount of resin can be reduced) by adding gas to produce a “foam” part consisting of air and resin. For example, the “gas-assisted” injection molding process introduces gas into a material heated to a high temperature. By introducing gas into the hot material, the resin material is replaced and the volume of the material increases. This allows certain parts to have reduced amounts of resin (and lower weight) and lower costs while maintaining mechanical properties.
しかしながら、残念なことに、ガス助成射出成形は他に高費用な処理を伴い、また厚い壁の部品や、気体の流路が形成されることが許容される厚い壁の埋め込まれた部品などにその用途が限られる。より詳しくは、ガス助成射出成形の性能およびそれに関連する製造における精度は、一般的に空気もしくは他の充填用気体を収容するくり抜かれた体積部分を含む薄い壁の部品を作ることに対して不十分である。しばしば、個人消費者用ケア製品に用いられる部品は、薄い壁の形状を有している。例えば、タンポンのアプリケータの上に用いられるペタルは、一般的に非常に薄い。そして、タンポン用綿撒糸が最小の力によって取り出されることを可能にするためには、約0.010インチ以下の厚さが好ましい。薄い壁のペタルにおいてそのような小さい流路をくり抜くことは、非常に難しく、最小レベルのサイズの空気の空間の制御が必要である。それゆえ、素晴らしいデザインの型および最適化された処理過程を用いても、部品の高い品質、再現可能な部品の寸法、最小の部品の反りおよび縮みに関して問題が生じ得る。 Unfortunately, however, gas-assisted injection molding involves other expensive processes, and for thick-walled parts, thick-walled embedded parts that allow gas flow paths to be formed, etc. Its use is limited. More particularly, the performance of gas-assisted injection molding and the associated manufacturing accuracy are generally inferior to making thin walled parts that contain a hollow volume containing air or other filling gas. It is enough. Often, parts used in personal consumer care products have a thin wall shape. For example, petals used on tampon applicators are generally very thin. And a thickness of about 0.010 inches or less is preferred to allow the tampon pledget to be removed with minimal force. It is very difficult to cut through such a small channel in a thin-walled petal, and control of the air space of a minimum level size is required. Therefore, even with finely designed molds and optimized processes, problems can arise with regard to high part quality, reproducible part dimensions, minimum part warpage and shrinkage.
一側面において、本発明は射出成形の方法を提供する。当該方法は、女性用衛生製品のような様々な薄い壁の構造に作り込まれ得る微少な材料を製造する。本方法において、ポリマーが臨界を超過した流体によって溶かされて混ぜ合わされて、単相のポリマー気体の溶液を生み出す。当該単相のポリマー気体の溶液はその後、ノズルを通して型の中へ注入される。ノズルを通して注入される場合に、ポリマー溶液の中の気体(臨界を超過した流体からの)がポリマー溶液およびポリマーの固体から現れる。ポリマー溶液から現れることにおいて、その気体は、微細発泡構造を生み出す核生成およびそれに引き続く気泡の成長を容易にする。単相のポリマー気体の溶液は、整ったポリマーもしくはプラスチックの融点よりも摂氏約20度高い温度よりもさらに高い温度において維持される。それは、臨界を超過した流体を加えた後で、単相のポリマー気体の溶液をノズルを通して注入する前である。 In one aspect, the present invention provides a method of injection molding. The method produces minute materials that can be built into various thin wall structures such as feminine hygiene products. In this method, the polymer is dissolved and mixed by a supercritical fluid to produce a single phase polymer gas solution. The single phase polymer gas solution is then injected into the mold through a nozzle. When injected through the nozzle, gas (from supercritical fluid) in the polymer solution emerges from the polymer solution and polymer solids. In emerging from the polymer solution, the gas facilitates nucleation and subsequent bubble growth to produce a fine foam structure. The single phase polymer gas solution is maintained at a temperature even higher than about 20 degrees Celsius above the melting point of the ordered polymer or plastic. It is after adding supercritical fluid and before injecting a single phase polymer gas solution through the nozzle.
他の側面において、本発明は発泡材料を提供する。当該発泡材料は、核生成およびそれに引き続く気泡の成長により発泡される微細発泡構造を有するポリマーから成る。当該微細気泡は、臨界を超過した流体をポリマーの溶液の中に拡散されることによって発泡される。それは、液体の状態のポリマーが、射出成形の間において生じる突然の圧力の減少のような熱力学的不安定さの条件に晒される場合においてである。 In another aspect, the present invention provides a foam material. The foam material consists of a polymer having a fine foam structure that is foamed by nucleation and subsequent bubble growth. The microbubbles are foamed by diffusing supercritical fluid into the polymer solution. That is when the polymer in the liquid state is subjected to conditions of thermodynamic instability such as the sudden pressure drop that occurs during injection molding.
別の側面において、本発明は発泡したポリマーから作られる女性用衛生製品を提供する。当該ポリマーは、臨界を超過した流体を拡散することによって溶かされた状態のポリマーから生成される微細発泡構造を有している。なお、ポリマーが溶かされるのは、当該高分子が固体の場合である。 In another aspect, the present invention provides feminine hygiene products made from foamed polymers. The polymer has a microfoamed structure produced from a polymer in a dissolved state by diffusing a supercritical fluid. The polymer is dissolved when the polymer is solid.
別の側面において、本発明は女性用衛生製品の射出成形のための方法を提供する。当該方法において、基本となるポリマーが例えば、ホッパーを通じて小粒の状態で押し出し装置へと供給される。当該基本となるポリマーは、熱可塑性の樹脂および、着色剤、潤滑剤、スリップ剤、加工助剤などのような少なくとも他の一つの添加剤を含むかもしれない。臨界を超過した流体はまた、押し出し装置へと加えられる。そして、基本となるポリマーおよび臨界を超過した気体が混合される。この組み合わせはその後、型の中に注入されて女性用衛生製品を供給する。その結果として、当該衛生製品は、実質的に連続した熱可塑性マトリックス相を有する。 In another aspect, the present invention provides a method for injection molding of feminine hygiene products. In this method, the basic polymer is supplied to the extrusion device in the form of small particles, for example, through a hopper. The underlying polymer may include a thermoplastic resin and at least one other additive such as a colorant, lubricant, slip agent, processing aid, and the like. Supercritical fluid is also added to the extrusion device. Then, the basic polymer and the gas exceeding the criticality are mixed. This combination is then injected into a mold to provide a feminine hygiene product. As a result, the sanitary product has a substantially continuous thermoplastic matrix phase.
一つの利点は、臨界を超過した流体が樹脂を可塑化するために役立つということである。それによって、樹脂および臨界を超過した流体の混合物の全体の粘性が減少し(そしてまた、その遷移温度が減少し)、それゆえ各部品が、本発明にかかる方法を用いて作られる場合、従来技術の処理過程と比べ低温かつ低圧力で製造可能となる。より低い温度および粘性はより高い生産性をもたらす。なぜなら、(1)当該混合物は、より低い温度において、空洞を満たすのに十分な低さの粘性において、より少ない排除すべき熱によって、注入されている。その結果として、より少ない量の熱を排除するために要する冷却時間が短くなる。(2)当該混合物から気体が発生し拡散される。そして、樹脂はその遷移温度を獲得し、それにより材料が素早くガラス状になる(そして、それゆえ硬くなる)ことを可能にする。さらに、核生成および混合物の気泡の成長は、効果的に型の中を満たす。その結果として、当該型を満たすために用いられるサイクル時間は、減少されるかもしくは不要となる。それに加えて、部品を冷却するための時間は、減少させられる。それは、冷たい型と暖かい部品との間の温度の差が減少させられるからだけではなく、気泡の核生成および成長が吸熱反応の処理過程だからである。 One advantage is that supercritical fluids help to plasticize the resin. Thereby, the overall viscosity of the mixture of resin and supercritical fluid is reduced (and also its transition temperature is reduced), and thus when each part is made using the method according to the present invention, Manufacturable at low temperature and low pressure compared to the process of technology. Lower temperatures and viscosities result in higher productivity. Because (1) the mixture is injected with less heat to be eliminated at a lower temperature and at a viscosity low enough to fill the cavity. As a result, the cooling time required to eliminate a smaller amount of heat is reduced. (2) Gas is generated and diffused from the mixture. The resin then acquires its transition temperature, thereby allowing the material to quickly become glassy (and hence hard). Furthermore, nucleation and bubble growth of the mixture effectively fills the mold. As a result, the cycle time used to fill the mold is reduced or unnecessary. In addition, the time to cool the part is reduced. Not only because the temperature difference between the cold mold and the warm part is reduced, but also because the nucleation and growth of bubbles is a process of endothermic reaction.
当該処理過程の他の利点は、非常に数多くの異なった種類のポリマーの樹脂に対して用いられ得るということである。ほとんどの今までの技術がポリアミドに集中していた一方で、微細気泡の発泡処理過程は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ゴムなどに対しても適用可能である。 Another advantage of the process is that it can be used for a very large number of different types of polymer resins. While most of the conventional technologies have been concentrated on polyamide, the micro-bubble foaming process can be applied to polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polystyrene, rubber and the like.
他の利点は、当該処理過程が製造される部品ごとの重量を著しく減らすということである。そのことは、製造される部品がより経済的に輸送される、すなわち材料を減らすことによってその費用が節約され得ることを意味する。さらに、材料が少ないということは、サイクル時間が縮められるということである。一方、製造される部品ごとの美的なおよび機械的な特性は、従来技術およびより高価な処理過程によって製造される部品のそれに匹敵する。(従来の射出成形の処理過程と比較して)本発明にかかる処理過程により製造される部品における重量を減少量は、一般的に約0.5パーセント以上かつ約30パーセント以下、好ましくは約10パーセント以上かつ約20パーセント以下である。 Another advantage is that the process significantly reduces the weight of each manufactured part. That means that the parts to be manufactured are transported more economically, i.e. their costs can be saved by reducing the material. Furthermore, less material means that the cycle time is reduced. On the other hand, the aesthetic and mechanical properties of each manufactured part are comparable to that of parts manufactured by the prior art and more expensive processing processes. The amount of weight loss in the parts produced by the process according to the present invention (compared to the process of conventional injection molding) is generally about 0.5 percent or more and about 30 percent or less, preferably about 10 Greater than or equal to about 20 percent.
本発明の一具体例において、微細発泡射出成形の処理過程は、発泡した部品を生成するために1以上の臨界を超過した流体を用いる。この処理過程において、臨界を超過した状態における雰囲気の気体(通常は、窒素もしくは二酸化炭素)が、樹脂と混ぜ合わされる。ここで用いられるように、「樹脂」という用語は、2つ以上の物質の間の化学反応からもたらされるポリマーを意味する。「樹脂」および「ポリマー」という用語は、以下、交換可能なように用いられる。本発明において、気体は、単相のポリマー気体の溶液を生成するために、機械の胴体の内側のポリマーの溶解物と混ぜ合わされる。当該単相のポリマー気体の溶液は、ノズルを通して型の中へと注入される。そこで、ポリマーは固体となる。ノズルを通して注入する時に、突然の圧力の低下が起き、それにより気体がポリマーの溶解物の中から現れて、多数(典型的には、プラスチックの1立方センチメートル当たり約百万から約10億の核が生じる)の「微細気泡」の核を生成する。以下用いられるように、流体に関する「臨界を超過」という用語は、液体が蒸気へと遷移することが可能ではない最も高い圧力および温度を意味する。 In one embodiment of the invention, the micro-foam injection molding process uses a fluid that exceeds one or more criticalities to produce a foamed part. In this process, an atmosphere gas (usually nitrogen or carbon dioxide) in a supercritical state is mixed with the resin. As used herein, the term “resin” means a polymer resulting from a chemical reaction between two or more substances. The terms “resin” and “polymer” are used interchangeably below. In the present invention, the gas is mixed with a polymer melt inside the machine fuselage to produce a single phase polymer gas solution. The single phase polymer gas solution is injected into the mold through a nozzle. Thus, the polymer becomes a solid. When injected through the nozzle, a sudden drop in pressure occurs, causing gas to emerge from the polymer melt, resulting in a large number (typically about 1 to about 1 billion nuclei per cubic centimeter of plastic). The resulting “microbubble” nuclei. As used below, the term “exceeding criticality” with respect to a fluid means the highest pressure and temperature at which the liquid is not capable of transitioning to vapor.
本発明にかかる微細発泡射出成形の処理過程は、様々な発泡した部品を生成するために用いられ得る。当該部品は、個人消費者用ケア製品およびその容器のための部品を含むが、それに限られるものではない。殊に、特定の発泡した部品のための型および成形は、伝統的な射出成形のためのデザインを有しており、改良された型の部品を作るために、適切な微細気泡の発泡した処理過程を急速に理性的に発達させるための基本的な原理を提供する。この本発明にかかる微細発泡射出成形の処理過程が利用され得る製品は、タンポンアプリケータのような女性用衛生製品およびそのような器具に対する容器を含むが、それに限られるものではない。 The process of microfoam injection molding according to the present invention can be used to produce various foamed parts. Such parts include, but are not limited to, parts for personal consumer care products and their containers. In particular, molds and moldings for specific foamed parts have traditional injection molding designs and suitable microbubble foaming treatments to make improved mold parts. Provides basic principles for rapidly and rationally developing processes. Products in which the microfoam injection molding process of the present invention can be utilized include, but are not limited to, feminine hygiene products such as tampon applicators and containers for such instruments.
本発明の処理過程において用いられ得る樹脂は、本質的に熱可塑性もしくは熱硬化性のどちらかの性質を有している。熱可塑性樹脂は、それらの性質のために、繰り返し加熱され、溶かされ、硬化され、また再度溶かされることに向いている。そのことは、それらが組み込まれる器具がリサイクルされることを可能にする。 The resins that can be used in the process of the present invention have essentially either thermoplastic or thermosetting properties. Due to their nature, thermoplastic resins are suitable for being repeatedly heated, melted, cured and redissolved. That allows the equipment in which they are incorporated to be recycled.
しかしながら、熱硬化性樹脂の使用は交差結合のために好ましくない。熱硬化性樹脂は、典型的に、熱可塑性樹脂の特性にあるような加熱、溶解、および凝固の繰り返しを抑制する傾向がある。熱硬化性樹脂が加熱された場合に、材料は一般的に熱可塑性樹脂のように柔らかくならない。なぜなら、熱硬化性樹脂には交差結合のネットワークがあるからである。熱硬化性樹脂に対して過剰な量の熱を加えると、交差結合の構造は燃えて壊れてしまう可能性がある。それゆえ、熱硬化性樹脂の材料は、一般的に、それらが交差結合して硬化した後には、再度溶けたり再度硬化したりすることができない。また、熱硬化性の樹脂は、本発明にかかる押出成型に適した器具、複合物、および処理過程に適するところの射出成形にはあまり馴染まない。 However, the use of thermosetting resins is not preferred due to cross-linking. Thermosetting resins typically tend to suppress repeated heating, dissolution, and coagulation that are characteristic of thermoplastic resins. When a thermosetting resin is heated, the material generally does not become as soft as a thermoplastic resin. This is because thermosetting resins have a cross-linked network. If an excessive amount of heat is applied to the thermosetting resin, the cross-linked structure can burn and break. Therefore, thermosetting resin materials generally cannot be re-melted or re-cured after they are cross-bonded and cured. Moreover, thermosetting resins are not very familiar with injection molding according to the present invention, suitable for instruments, composites, and processes suitable for extrusion.
この処理過程において用いられ得る樹脂の一つは、濃度が少なくとも約70パーセントであり好ましくは少なくとも約80パーセントである低密度ポリエチレン(LDPE)である。しかしながら、本発明はこれによって限定されるものではなく、他の樹脂も用いられ得る。一方、LDPEは、現在のところ好ましい。なぜなら、費用が安く、成形が容易であり、適切な機械的特性を有しているからである。タンポンその他の女性用衛生製品と組み合わせて用いられた場合に、LDPEは、素晴らしい摩擦係数を示す。殊に、タンポンアプリケータを挿入する場合に、容易でありかつ快適であることを可能にする。他に用いられ得る樹脂は、ポリアミド、ポリプロピレン、他のポリオレフィン、ポリオレフィンと他の熱可塑性物質、ポリカーボネート、ポリスチレン、ゴム、ポリラクチド、ポリアルカノエイトとの混合物、上述した樹脂の種類のコーポリマー、ターポリマー、および熱可塑性でデンプンをベースとした樹脂の混合物を含むが、それに限られるものではない。ポリラクチド、ポリアルカノエイト、および熱可塑性でデンプンをベースとした樹脂の混合物は、再生可能で(維持可能で)あり、また洗い流すことができて、およびもしくは有機物に分解されることができて、それゆえ廃棄物の流れにおいて最小の環境に関する影響を披瀝するかもしれない。 One of the resins that can be used in this process is low density polyethylene (LDPE) having a concentration of at least about 70 percent and preferably at least about 80 percent. However, the present invention is not limited to this, and other resins may be used. On the other hand, LDPE is currently preferred. This is because the cost is low, the molding is easy, and it has appropriate mechanical properties. LDPE exhibits an excellent coefficient of friction when used in combination with Tampon and other feminine hygiene products. In particular, it is easy and comfortable when inserting a tampon applicator. Other resins that can be used are polyamides, polypropylene, other polyolefins, polyolefins and other thermoplastics, polycarbonates, polystyrene, rubber, polylactides, polyalkanoates, mixtures of the above-mentioned resin types, terpolymers , And a mixture of thermoplastic and starch-based resins. A mixture of polylactide, polyalkanoate, and thermoplastic starch-based resin is renewable (sustainable) and can be washed away and / or decomposed into organic matter, Therefore, it may show a minimal environmental impact in the waste stream.
雰囲気の気体として用いられ得る一つの臨界を超過した流体は、窒素である。窒素は、比較的不活性であり、良好な溶解性および適切に高い拡散性を多くの樹脂の中において示すと考えられている。また、窒素は、比較的低い圧力および温度において臨界を超過した特性を有する。例えば、窒素の臨界温度は126.2ケルビン度であり、その臨界圧力は3.39メガパスカルである。さらに、窒素は現在のところ費用が安く、また非常に容易に得られる。本発明の一つの例示的な処理過程において、臨界を超過した流体としての窒素の負荷は、約0.04重量パーセント以上かつ約1重量パーセント以下であり、0.05重量パーセント以上かつ約0.45重量パーセント以下が好ましく、0.1重量パーセント以上かつ約0.35重量パーセント以下が最も好ましい。本処理過程において用いられ得る他の臨界を超過した流体は、二酸化炭素、窒素と二酸化炭素との混合物などであるが、それらに限られるものではない。 One supercritical fluid that can be used as an atmospheric gas is nitrogen. Nitrogen is relatively inert and is believed to exhibit good solubility and reasonably high diffusivity among many resins. Nitrogen also has supercritical properties at relatively low pressures and temperatures. For example, the critical temperature of nitrogen is 126.2 Kelvin degrees and its critical pressure is 3.39 megapascals. Furthermore, nitrogen is currently cheap and can be obtained very easily. In one exemplary process of the present invention, the supercritical fluid nitrogen loading is greater than or equal to about 0.04 weight percent and less than or equal to about 1 weight percent, greater than or equal to 0.05 weight percent, and greater than or equal to about 0.0. 45 weight percent or less is preferred, with 0.1 weight percent or more and about 0.35 weight percent or less being most preferred. Other supercritical fluids that can be used in the process are carbon dioxide, a mixture of nitrogen and carbon dioxide, but are not limited thereto.
臨界を超過した流体が窒素であるか、二酸化炭素であるか、もしくは他のいくつかの気体であるかに関わらず、気体を含んだ状態での臨界を超過した流体の使用は、樹脂の中における臨界を超過した流体のより正確な投入および良好な溶解性を可能にする。核により生成される気泡は、それゆえ、予測可能な状態かつ制御可能な状態で成長し、機械的な特性もしくは部品の美しさの最小の犠牲を伴って、部品の重量を減少させる。気体により助けられる射出成形と比較すると、この処理過程は、微細気泡を生成することを可能にする点で異なる。当該微細気泡は、ミクロのサイズの空洞であり、0.01インチのように薄い壁にも存在することができる。最終部品の機械的な特性は、気泡のサイズ、気泡の密度、および気泡構造の同質性によって直接的に影響を受ける。それらは、全て制御可能である。 Regardless of whether the supercritical fluid is nitrogen, carbon dioxide, or some other gas, the use of supercritical fluid in the presence of gas is Allows for more accurate dosing of fluids beyond the criticality and good solubility. Bubbles generated by the nuclei thus grow in a predictable and controllable manner, reducing the weight of the part with minimal sacrifice of mechanical properties or part aesthetics. Compared to gas-assisted injection molding, this process is different in that it makes it possible to produce fine bubbles. The microbubbles are micro-sized cavities and can be present on walls as thin as 0.01 inches. The mechanical properties of the final part are directly affected by the bubble size, bubble density, and homogeneity of the bubble structure. They are all controllable.
様々な添加物は、微細発泡射出成形の処理過程の樹脂の中に組み込まれる。そのような添加物は、着色料(例えば、ウルトラマリンブルー、クリナキドンバイオレット)、顔料(例えば、ピグメントイエロー180、ピグメントグリーン7など)、および乳白剤(例えば、二酸化チタン)を含むが、それらに限られるものではない。それらは、最終的なユーザにより好まれる色を得るために用いられる。真珠のような顔料(真珠光沢のある材料)およびもしくは雲母はまた、美的品質を高めるために加えられるかもしれない。ヒンダードフェノールのような酸化防止剤(例えば、ブチル化ヒドロキシトルエン、Irganox(トレードマーク)(Ciba)1010、Irganox(トレードマーク)29など)およびチオジプロピオン酸ジラウリルは、高い温度の処理過程および熱的安定性において用いられる助けとなり得る。難燃剤はまた加えられるかもしれない。潤滑剤、顔料分散剤、およびもしくはステアリン酸亜鉛、エルカ酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドなどのようなその他の処理を促進させる物質(例えば、型から外すための化学物質)もまた、加えられて、型を作られる材料の潤滑性およびもしくは美観を向上させるかもしれない。殊に、女性用衛生製品に関しては、容易かつ快適に挿入される製品であることが問題となる。カルシウム、炭酸塩などのような無機充填剤もまた、加えられて、全体の費用を下げるとともに強度をも提供し得る。衝撃改質剤およびもしくは熱可塑性エラストマーもまた、加えられて、衝撃特性およびもしくは柔軟性・弾性を改良するかもしれない。 Various additives are incorporated into the resin during the process of microfoam injection molding. Such additives include colorants (eg, ultramarine blue, clinakidon violet), pigments (eg, Pigment Yellow 180, Pigment Green 7 etc.), and opacifiers (eg, titanium dioxide), It is not limited. They are used to obtain the color preferred by the final user. Pearl-like pigments (pearly materials) and / or mica may also be added to enhance aesthetic quality. Antioxidants such as hindered phenols (eg butylated hydroxytoluene, Irganox (Ciba) 1010, Irganox 29, etc.) and dilauryl thiodipropionate are used in high temperature processing and heat. May be used to aid in mechanical stability. Flame retardants may also be added. Lubricants, pigment dispersants, and / or other processing-promoting substances such as zinc stearate, erucamide, ethylene bis stearamide, etc. (eg, chemicals for demolding) are also added. May improve the lubricity and / or aesthetics of the material being molded. In particular, with respect to feminine hygiene products, the problem is that the products are easily and comfortably inserted. Inorganic fillers such as calcium, carbonate, etc. can also be added to reduce overall costs and provide strength. Impact modifiers and / or thermoplastic elastomers may also be added to improve impact properties and / or flexibility / elasticity.
付加的に、その他の添加物が樹脂の中に組み込まれて、微細発泡射出成形の処理過程を改良し最適化することもあり得る。殊に、ナノメーターサイズの粘土粒子が、樹脂に加えられる可能性がある。これらの粒子は、気泡の核生成を促進するように働くだけではなく、小さな再生可能な気泡のサイズを有するナノレベルの複合物の泡を生成する。粘土の剥離効果およびその界面特性の組み合わせは、概して気泡の核生成を促進し成長速度を減少させる傾向がある。それによって、よく拡散された小さい一様なサイズの「ミクロのバブル」を泡の中にもたらす。それは、より安定的な微細気泡の処理過程の全体および低い部品重量における強化された製品の特性を提供する。結果としてもたらされるミクロのバブルは、約1ミクロン以上かつ約200ミクロン以下の直径を有し、より好ましくは、約3ミクロン以上かつ約20ミクロンである。樹脂に加えられるナノメーターサイズの粘土粒子の総量は、約10重量パーセントまでであり、好ましくは3乃至5重量パーセントである。 In addition, other additives may be incorporated into the resin to improve and optimize the microfoam injection molding process. In particular, nanometer-sized clay particles may be added to the resin. These particles not only serve to promote bubble nucleation, but also produce nano-level composite bubbles with small renewable bubble sizes. The combination of the exfoliating effect of clay and its interfacial properties generally tends to promote bubble nucleation and reduce the growth rate. This results in small, uniformly sized “micro bubbles” in the foam that are well diffused. It provides enhanced product properties in the overall process of more stable microbubbles and low part weight. The resulting microbubbles have a diameter of about 1 micron or more and about 200 microns or less, more preferably about 3 microns or more and about 20 microns. The total amount of nanometer-sized clay particles added to the resin is up to about 10 weight percent, preferably 3 to 5 weight percent.
本発明は、上述の添加物を含むことに限られず、記述されていない他のものも用いられるかもしれない。処理過程に組み込まれる全ての添加物は、一つの束(「カラーコンセントレート」としても知られる)の中に一緒に組み合わされる。そして、その後、一緒に樹脂に加えられて、望ましい美的および機械的な特性のバランスを提供する。 The present invention is not limited to including the above-mentioned additives, and others not described may be used. All additives incorporated into the process are combined together in a bundle (also known as “color concentrate”). It is then added together to the resin to provide the desired balance of aesthetic and mechanical properties.
樹脂の混合もしくは特別なグレードはまた、本発明に関して有用であるかもしれない。代替的な樹脂もしくは樹脂の混合の使用は、利点を提供するかもしれない。それは、関係があるかもしれないし、関係がないかもしれない。1番目の利点は粘性に関係しており、2番目の利点は界面特性に関係している。両者は、表面の質およびもしくは成形された部品の他の特徴を改良する傾向がある。粘性の利点に関しては、本発明において用いられる臨界を超過した流体は粘性が低いので、可塑剤として働き全体の粘性をより低くすることができる。従来の射出成形において用いられてきた樹脂よりも低い粘性を有する樹脂の使用もしくは混合は、それゆえ良識的である。型は、より速く満たされて、粘性は臨界を超過した流体のそれとより緊密に合致する。界面特性の利点に関しては、代替的な樹脂もしくは樹脂の混合物の使用は、界面エネルギーの利点を有しているかもしれない。例えば、少量のポリプロピレンをLDPEに加えることは、核生成に対する自由エネルギーの障壁、および微細気泡の発泡の過程において生成されるミクロのバブルの成長に対する樹脂の界面エネルギーの両方をより低くすることが分かってきた。ポリプロピレンをLDPEに加えることはまた、LDPEの結晶化度を変化させ強度を弱めることができる。それは、微細気泡の発泡性に大きな影響を与えることができる。バブルと樹脂との間の界面エネルギーをより緊密に合致させることで、ミクロのバブルは、溶けた先端部が前進して表面の不完全さをもたらすように表面に移動するよりはむしろ、より容易に樹脂と混ぜ合わされスムーズな美的に満足のいく部品を生成する。 Resin blends or special grades may also be useful in connection with the present invention. The use of alternative resins or resin blends may provide advantages. It may or may not be related. The first advantage is related to viscosity and the second advantage is related to interface properties. Both tend to improve the surface quality and / or other characteristics of the molded part. Regarding the advantage of viscosity, the supercritical fluid used in the present invention has a low viscosity, so that it can act as a plasticizer to lower the overall viscosity. The use or mixing of resins having a lower viscosity than those used in conventional injection molding is therefore sensible. The mold fills faster and the viscosity more closely matches that of the supercritical fluid. Regarding the benefits of interfacial properties, the use of alternative resins or resin mixtures may have the benefit of interfacial energy. For example, adding a small amount of polypropylene to LDPE has been found to lower both the free energy barrier to nucleation and the interfacial energy of the resin to the growth of microbubbles generated in the process of microbubble foaming. I came. Adding polypropylene to LDPE can also reduce the strength by changing the crystallinity of LDPE. It can greatly affect the foamability of fine bubbles. By closely matching the interfacial energy between the bubble and the resin, the microbubbles are easier to move rather than move to the surface so that the melted tip advances and results in surface imperfections. To produce smooth and aesthetically pleasing parts.
成形の温度を従来の射出成形の処理過程において用いられたものよりもわずかに低くすることはまた、いくつかの利点をもたらす。殊に、温度を低くすることは、より有利な界面エネルギーバランスを容易にする。また、微細気泡の発泡の成形の処理過程によって提供されるより低い粘性は、わずかに低い温度における部品の成形を許容する。そのことは、従来のより高い温度の射出成形のそれに対してエネルギー効率を改良する。 Making the molding temperature slightly lower than that used in the conventional injection molding process also provides several advantages. In particular, lowering the temperature facilitates a more advantageous interfacial energy balance. Also, the lower viscosity provided by the microbubble foam molding process allows molding of parts at slightly lower temperatures. That improves energy efficiency over that of conventional higher temperature injection molding.
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのような絶縁材料の薄い層もしくは被覆を型の壁面に適用することは、以下に開示される処理過程によって作られる部品の表面の質を改良するために、有用な方法であることが分かっている。殊に、型の壁面におけるポリマーの温度がポリマーの結晶化温度よりも高い場合には、渦巻きなどのような表面の欠陥が減少されるかもしくは消滅される。より具体的には、PTFEもしくはパーフルオロアルコキシル PFA TEFLON(以下、PFAとする)などのようなフルオロポリマーの150ミクロンの被覆を、薄い(例えば、約3.2ミリメートル)金型の上に適用することは、この結果を獲得する実質的に一様な型の温度をもたらす。実際、引き続き行われる実験や解析は、もし温度が、型を満たしている間において型の壁面において結晶化度より高ければ表面の質の問題が解消される、ということを示した。そのことは、型の壁面に対してPTFEの薄い層が適用されることによって、獲得された。 Applying a thin layer or coating of insulating material such as polytetrafluoroethylene (PTFE) to the mold wall is useful to improve the surface quality of the parts made by the process disclosed below. Is known to be In particular, surface defects such as vortices are reduced or eliminated when the temperature of the polymer on the mold wall is higher than the crystallization temperature of the polymer. More specifically, a 150 micron coating of a fluoropolymer such as PTFE or perfluoroalkoxyl PFA TEFLON (hereinafter PFA) is applied over a thin (eg, about 3.2 millimeters) mold. This results in a substantially uniform type of temperature that achieves this result. In fact, subsequent experiments and analyzes have shown that surface quality problems are eliminated if the temperature is higher than the crystallinity at the mold wall while filling the mold. That was achieved by applying a thin layer of PTFE to the mold walls.
さらに、従来の射出成形の型と比較して非常に大きな程度において、型の壁面の表面仕上げ剤が、最終的な部品の表面仕上げに影響を与える、ということがまた分かっている。このために、型の仕上げを改良すること、例えば、磨くことはまた驚くほどに最終的に成形された部品の表面仕上げを改良するかもしれない。このようなやり方で表面を強化すること(艶消し仕上げを利用する代わりに表面を磨くことによって)は、表面が従来の射出成形の処理過程と比較して本発明の処理過程に関して異なった振る舞いを行う、ということをもたらす。 Furthermore, it has also been found that the surface finish of the mold wall affects the final part surface finish to a much greater extent compared to conventional injection molds. For this reason, improving the finish of the mold, eg, polishing, may also surprisingly improve the surface finish of the final molded part. Strengthening the surface in this way (by polishing the surface instead of using a matte finish) causes the surface to behave differently with respect to the process of the present invention compared to the process of conventional injection molding. Bring that to do.
本発明にかかる微細発泡射出成形の処理過程が実行される温度は、用いられる樹脂に依存する。しかしながら、一般的に、処理過程が実行される温度は、従来の射出成形の処理過程において用いられるものよりも、摂氏10乃至50度ほど低い。実際の成形の温度は、製品および型の設計に依存してポリマーの融点よりも摂氏10乃至60度ほど高くなり得る。(従来の型に対する)温度における好ましい減少は、摂氏5乃至25度ほどである。本発明の一具体例において、本発明にかかる微細発泡射出成形におけるタンポンアプリケータの胴体を成形する処理過程は、摂氏217度において実行される。参照のために、LDPEをベースとしたタンポンアプリケータの胴体の高速成形は、典型的には、摂氏224度において実行される。この温度において、核生成の増加は、より低い表面の張力からもたらされることが予測されている。それにより、気泡の核生成に対する活性化エネルギーの障壁を減少させるからである。 The temperature at which the processing process of the fine foam injection molding according to the present invention is performed depends on the resin used. However, in general, the temperature at which the process is performed is about 10 to 50 degrees Celsius lower than that used in conventional injection molding processes. The actual molding temperature can be as high as 10-60 degrees Celsius above the melting point of the polymer, depending on the product and mold design. The preferred decrease in temperature (relative to conventional molds) is on the order of 5-25 degrees Celsius. In one embodiment of the present invention, the process of molding the body of the tampon applicator in the microfoam injection molding according to the present invention is performed at 217 degrees Celsius. For reference, high speed molding of the LDPE based tampon applicator fuselage is typically performed at 224 degrees Celsius. At this temperature, increased nucleation is expected to result from lower surface tension. This is because the activation energy barrier against bubble nucleation is reduced.
いかなる特定の理論によっても縛られることを望むことなしに、温度を低くすることが、臨界を超過した流体の注入がない場合の樹脂の構成と比較して、臨界を超過した流体の存在が注入される溶解物の粘性を減少させることを可能にする、ということが仮定される。それは、そのことによって、より低い温度での運転および熱伝達率の改良を可能にする。しかしながら、この運転に対するより低い温度の限界に対する限界がある。なぜなら、いくつかの点において、溶解物の粘性は管理することができないぐらい高いからである。摂氏190度の付近もしくはそれより高い温度において処理過程を実行することは、より低い温度においてよりも多くのバブルの核生成をもたらす傾向がある。なぜなら、核生成の増加は、より低い表面の張力からもたらされると予側されるからである。それにより、気泡の核生成に対する活性化エネルギーの障壁を減少させるのである。生成されるバブルの気泡のサイズは、約1ミクロン以上かつ約200ミクロン以下であり、約3ミクロン以上かつ約20ミクロン以下が好ましい。 Without wishing to be bound by any particular theory, lowering the temperature will cause the presence of supercritical fluid to be injected compared to the resin composition in the absence of supercritical fluid injection. It is assumed that it is possible to reduce the viscosity of the lysate that is made. It thereby allows operation at lower temperatures and improved heat transfer coefficient. However, there are limits to the lower temperature limits for this operation. This is because, in some respects, the viscosity of the lysate is so high that it cannot be controlled. Performing the process at temperatures around 190 degrees Celsius or higher tends to result in more bubble nucleation than at lower temperatures. This is because an increase in nucleation is expected to result from lower surface tension. This reduces the activation energy barrier to bubble nucleation. The bubble size of the generated bubbles is about 1 micron or more and about 200 microns or less, preferably about 3 microns or more and about 20 microns or less.
一方、非常に高い成形の温度は、弱い溶解強度をもたらし得る。それは、気泡が核を急速に合体させ、極端に大きな気泡(「マクロバブル」)を形成する。そして、渦巻きやザラザラした手触りなどの望ましくない表面の特徴がもたらされる。これらの問題は、結局、弱い寸法の安定性、望ましくない美的外観、および整っていない色の一様性をもたらす。 On the other hand, very high molding temperatures can result in weak melt strength. It is that bubbles quickly coalesce the nuclei and form extremely large bubbles (“macro bubbles”). Undesirable surface features such as swirls and rough textures are then introduced. These problems eventually result in weak dimensional stability, undesirable aesthetic appearance, and poor color uniformity.
本発明にかかる微細発泡射出成形の処理過程に対するサイクル時間は、型を開くおよび閉じる時間、満たす時間、詰め込む時間、冷却時間、および部品を排出する時間である。樹脂が注入されるランナーシステムの中の遮断ゲートに関連する時間のような様々な装置の動きに対する時間は、ノズルの取り戻しのための時間と同様に、また、全体のサイクル時間(型を開いてから部品を排出するまでの時間)に影響を与えるかもしれない。成形の処理過程において、これらのサイクル時間は、(従来の成形の処理過程と比較して)比較的短い。それは、タンポンアプリケータの胴体などのような捨てることが可能な、体積の大きい発泡製品に対するものである。サイクル時間は、少なくとも2つの理由によって短い。第1に、成形包装および支持するために必要とされる時間はゼロである。より具体的には、型は成長している微細気泡の中に気体を発散するに従って詰め込まれる。それゆえ、材料が縮むことに対して埋め合わせをする。第2に、熱伝達の負荷がより減らされている。これらの理由に基づいて、(タンポンアプリケータの胴体などのような)発泡製品を、本発明の処理過程を用いて製造すると、3乃至100秒のトータルの成形サイクル時間とでくわす。好ましいサイクル時間は3乃至20秒であり、4乃至15秒のサイクル時間はより好ましい。樹脂と臨界を超過した流体との混合物の粘性を予測するためのモデルと一緒に実行された成形粘性テストからの結果は、最適な充填率(それゆえ、充填時間)を興味のある温度に対して決定するために用いられた。 The cycle times for the microfoam injection molding process according to the present invention are the time to open and close the mold, the time to fill, the time to pack, the time to cool, and the time to eject the part. The time for various device movements, such as the time associated with the shut-off gate in the runner system into which the resin is injected, is similar to the time for nozzle recapture and also the overall cycle time (open the mold May affect the time it takes to eject the part. In the molding process, these cycle times are relatively short (compared to the conventional molding process). It is for high volume foam products that can be discarded, such as the body of a tampon applicator. The cycle time is short for at least two reasons. First, the time required to form and support the mold is zero. More specifically, the mold is packed as the gas emanates into the growing microbubbles. Therefore, make up for the shrinkage of the material. Second, the heat transfer load is further reduced. Based on these reasons, foamed products (such as tampon applicator bodies) are manufactured using the process of the present invention with a total molding cycle time of 3 to 100 seconds. A preferred cycle time is 3 to 20 seconds, with a cycle time of 4 to 15 seconds being more preferred. Results from a molded viscosity test performed with a model to predict the viscosity of a mixture of resin and supercritical fluid show that the optimum filling rate (and hence the filling time) for the temperature of interest Used to determine.
本発明にかかる微細発泡射出成形の処理過程において、樹脂と臨界を超過した流体の混合物が注入される空洞を形成するために一緒に支持される型の部品は、一緒に固定される。一般的に、より少ない量の樹脂が注入されるため(そして、臨界を超過した流体の存在のおかげによる低い溶解物の粘性、および典型的な詰め込みのフェーズに取って代わる空洞を通しての気泡の膨張からもたらされる低いがしかし一様な圧力のため)、この処理過程において用いられる固定のための圧力は、従来の射出成形に対して必要とされる場合よりも低い。注入の圧力はより低い。なぜなら、固定のための圧力は一般的に詰め込むための圧力ではなく注入のための圧力によって支配されるからである。固定のための圧力は、一般的に、従来の射出成形において典型的に用いられるものよりも約50パーセントまで低い。そして、最も好ましくは10乃至30パーセントほど低い。 In the process of micro-foam injection molding according to the present invention, the mold parts supported together to form a cavity into which a mixture of resin and supercritical fluid is injected are secured together. In general, because lesser amounts of resin are injected (and low melt viscosity due to the presence of supercritical fluids, and bubble expansion through cavities replacing the typical stuffing phase (Because of the low but uniform pressure resulting from), the fixing pressure used in this process is lower than that required for conventional injection molding. The injection pressure is lower. This is because the fixing pressure is generally dominated by the pressure for injection, not the pressure for packing. The pressure for fixation is generally up to about 50 percent lower than that typically used in conventional injection molding. Most preferably, it is as low as 10 to 30 percent.
より洗練された射出成形の技術はまた、本発明を用いて実行され得る。そのような実行は、共注入、多要素の成形、オーバーモールドの成形などであるが、それらに限られるものではない。例えば、これは、消費財が製造されることを可能にする。異なった表面特性を有する異なったポリマーを有するからである。一つの例示的な具体例において、一つの表面は握り易いハンドルなどのために高い摩擦係数を有し得る。一方、他の表面は、よりスムーズで潤滑的でありより低い摩擦係数を有するように設計されている可能性がある。 More sophisticated injection molding techniques can also be implemented using the present invention. Such implementations include, but are not limited to, co-injection, multi-element molding, overmolding, and the like. For example, this allows consumer goods to be manufactured. This is because it has different polymers with different surface properties. In one exemplary embodiment, one surface may have a high coefficient of friction, such as for a handle that is easy to grip. On the other hand, other surfaces may be designed to be smoother and lubricious and have a lower coefficient of friction.
熱いランナーシステムを微細気泡の発泡の射出成形を用いて部品を成形するために使用することは好ましい。一方、熱いランナーシステムを用いると、臨界を超過した流体はプラスチックが「よだれを垂らす」ことを許容する。もしくはさらに悪いことには、それがプラスチックを「前進」させて、熱いランナーシステムを通してゲートの中に入れてしまうという傾向を持ち得る。それゆえ、微細気泡の発泡の熱いランナー射出成形の処理過程には、ゲートバルブを用いることが好ましい。それは、「よだれを垂らす」もしくは「前進」する効果を最小化するためであり、それによって、成形される部品に関してより大きい重量の減少を獲得するためである。 It is preferred to use a hot runner system for molding parts using microbubble foam injection molding. On the other hand, with a hot runner system, fluids that exceed the criticality allow the plastic to “drool”. Or even worse, it can have a tendency to "advance" the plastic into the gate through the hot runner system. Therefore, it is preferable to use a gate valve in the process of hot runner injection molding with foaming of fine bubbles. It is to minimize the effect of “dripping” or “advancing”, thereby obtaining a greater weight reduction with respect to the molded part.
本発明に関して用いられる可能性がある他の技術は、インモールドアセンブリおよびインモールドラベリングを含むが、それらに限られるものではない。 Other techniques that may be used in connection with the present invention include, but are not limited to, in-mold assembly and in-mold labeling.
本発明にかかる特定の微細発泡射出成形の処理過程を設計することにおいて、一年ごとに必要とされる部品の体積は予測され、予期される労働力、諸経費、梱包、材料、予期されるサイクル時間に従ってこの部品の体積を生産するための機械の費用と一緒に用いられて、具体的な設計のパラメータが計算される。そのような設計のパラメータは、型の中の空洞の数および機械のトン数を含むが、それに限られるものではない。(機械のトン数は、設計のパラメータの中で熟考されるものかもしれない。なぜならば、本発明にかかる微細発泡射出成形の処理過程は、より低い固定のための圧力のためにより低いトン数の機械を利用することができるからである。また、より低い機械のトン数は、より低いエネルギー消費値を意味する。)いかなる具体的な機械の設計も、製品に対する要求、および多要素モデリングが実行されるか否かなどのような、その他の適切なファクターに依存するだろう。このやり方において、一旦設計および処理過程が選択されてしまうと、部品当たりの費用の要求および全体の費用の貯蓄額などのような投資の基準を評価するために、費用の見積もりが決定される。そのような計算を実行するために、コンピュータのソフトウェアが使用される。 In designing a specific micro-foam injection molding process according to the present invention, the volume of parts required per year is predicted, expected labor, overhead, packaging, materials, expected Used along with the cost of the machine to produce this part volume according to the cycle time, the specific design parameters are calculated. Such design parameters include, but are not limited to, the number of cavities in the mold and the tonnage of the machine. (The tonnage of the machine may be considered in the design parameters because the process of micro-foam injection molding according to the present invention is lower tonnage due to lower fixing pressure. And lower machine tonnage means lower energy consumption values.) Any specific machine design is subject to product requirements and multi-factor modeling. It will depend on other appropriate factors such as whether or not it will be executed. In this manner, once a design and process is selected, cost estimates are determined to evaluate investment criteria such as cost per part requirements and overall cost savings. Computer software is used to perform such calculations.
パラメータを設定することにおいて、および本発明にかかる処理過程のための適切な型や機械を設計することにおいて、その他の同様な処理過程に対する結果が、微細気泡の発泡の処理過程を伴う適切な試行および設計のための実験から得られたデータと一緒に用いられ得る。これは、全てのパラメータの最適な組み合わせの最適化および選択を可能にする。 In setting the parameters and in designing the appropriate mold and machine for the process according to the present invention, the results for other similar processes are appropriate trials with the process of foaming of microbubbles. And can be used with data obtained from experiments for design. This allows optimization and selection of the optimal combination of all parameters.
本発明にかかる微細発泡射出成形の処理過程は、タンポンアプリケータの胴体などのようなタンポンの部品を製造するために殊に有用である。タンポンは、大きい体積の捨てることが可能な製品であり、そのような製品の環境に与える影響を減らすいかなる試みも、消費者に歓迎される。タンポンのアプリケータ胴体は、規制されており、高品質クラス2の医療器具である。それは、ユーザの指によって握られることに対する伝導性を有するより厚い美的にデザインされたグリップ部分と同様に、繊維性のタンポン用綿撒糸を排出することが容易な薄い壁のペタルなどのような非常に具体的にモールド成形された特徴を含んでいる。また、タンポンアプリケータの胴体は、典型的には急速に同時発生的に満たされる数多くの空洞を伴って、以下に説明されるように高速の成形処理過程を用いて、効率的にかつ低コストで製造されることができる。さらに、ポリ乳酸(PLA)などのような環境に優しい樹脂から部品を作る能力は、付加的な利点を提供する。 The process of micro-foam injection molding according to the present invention is particularly useful for producing tampon components such as tampon applicator bodies. Tampons are large volume disposable products and any attempt to reduce the environmental impact of such products is welcomed by consumers. The tampon applicator body is regulated and is a high quality class 2 medical device. It is like a thin walled petal that is easy to drain the fibrous tampon pledget, as well as a thicker aesthetically designed grip part that is conductive to being gripped by the user's finger Includes very specific molded features. Also, the tampon applicator fuselage is typically efficient and low cost using a high speed molding process as described below, with numerous cavities that fill rapidly and concurrently. Can be manufactured with. Furthermore, the ability to make parts from environmentally friendly resins such as polylactic acid (PLA) provides additional benefits.
本発明にかかる処理過程が殊にタンポンアプリケータの胴体の射出成形に対して適している一方で、以下に説明される全体の処理過程、方法、およびシステムは、より広くすなわち個人的な商品および消費財および包装に対する広いバラエティーの射出成形された品物に適用可能である。殊に、微細気泡の発泡の射出成形は、レギュラーのおよび捨てることができるシェービング装置、歯ブラシ、充電器、様々な種類の容器、ボトルの先端のキャップ、玩具、タンポンアプリケータのプランジャー(プッシャーとしてまた知られる)などに対する部品を製造するために用いられ得る。 While the process according to the present invention is particularly suitable for injection molding of a tampon applicator body, the overall process, method and system described below is more extensive, i.e. personal goods and Applicable to a wide variety of injection molded items for consumer goods and packaging. In particular, the injection of micro-bubble foam is regular and disposable shaving device, toothbrush, charger, various kinds of containers, bottle tip caps, toys, tampon applicator plunger (as pusher) Can also be used to manufacture parts for
異なるパラメータは、微細発泡射出成形の処理過程を用いて作られる異なる製品の各々に対して用いられる。比較可能な処理過程のパラメータは、各々の製品に対して用いられるけれども、製品を変える場合、例えば、タンポンアプリケータの胴体から他の製品に変える場合、所定のパラメータはまた調整することが必要になるかもしれない。例えば、いくつかの製品は、材料のシングルショットの注入を用いて作られる。一方で、他のものは、多段階のステップの射出成形(オーバーモールディングとしてまた知られる)の処理過程を用いて作られる。多段階のステップの処理過程が用いられる場合、微細気泡の処理過程は、1以上のいかなる多段階のステップにおいても用いられ得る。 Different parameters are used for each of the different products made using the microfoam injection molding process. Comparable process parameters are used for each product, but when changing products, for example when changing from the body of a tampon applicator to another product, certain parameters also need to be adjusted. Might be. For example, some products are made using a single shot injection of material. On the other hand, others are made using a multi-step injection process (also known as overmolding). If a multi-step process is used, the microbubble process can be used in any one or more multi-step steps.
さらに、他の熱可塑性の処理過程の方法(例えば、フィルムの、シートの、およびチューブの抜き取り、ボトルのブロー成形、熱成形など)は、消費財および個人的なケア製品および包装を作るために用いられ得る。これらの方法は、また、微細気泡の発泡の処理過程および以下に説明される本発明から利益を得ている。最後に、熱硬化性樹脂のナノ複合材料の発泡でさえ、個人的な商品および消費財のケア製品および包装において用いられる高強度、低重量の材料を作るために用いられ得る。 In addition, other thermoplastic processing methods (eg, film, sheet and tube extraction, bottle blow molding, thermoforming, etc.) to make consumer goods and personal care products and packaging Can be used. These methods also benefit from the process of microbubble foaming and the invention described below. Finally, even foaming of thermoset resin nanocomposites can be used to make high strength, low weight materials used in personal and consumer care products and packaging.
例1 伸張性のある棒の成形の実験
標準的なLDPEの樹脂は、標準的な緑のLDPEに基づく一束と一緒に混ぜ合わされて、潤滑剤、スリップ剤、着色料、および分散剤のような不活性剤と一緒にバランスさせた98.4パーセントのLDPEを含んだ混合物を生成する。この樹脂の製剤は、この例の全てのテストの標本である部品において用いられて、LDPE樹脂混合物として知られていた。この樹脂は、射出成形の試行において用いられて、以下のような実験の手順を用いてテストの標本である部品を作った。すなわち、
射出成形の機械、アーブルグ320Sオールラウンダー55トン(アーブルグ社、ニューイングトン、コネチカット州)
型:ASTM D638 伸張テストの棒
冷却温度は、摂氏38度
臨界を超過した流体の注入のユニットは、トレクセル社のもの(ウォバーン、マサチューセッツ州)
窒素が、臨界を超過した流体として用いられた。
窒素の注入の流速は、0.05乃至0.06キログラム/時
窒素の投与の時間は、1.5秒だった。
臨界を超過した流体の重量パーセントは、0.15乃至0.17だった。
(投与のサイズによって制御された。)
材料は、LDPEプレイテックス樹脂の混合物だった。
サイクル時間は、約55秒だった。
Example 1 Extensive Bar Molding Experiment Standard LDPE resin is blended together with a bundle based on standard green LDPE, such as lubricants, slip agents, colorants, and dispersants. A mixture containing 98.4 percent LDPE balanced with various inerts is produced. This resin formulation was used in the parts that are specimens of all the tests in this example and was known as the LDPE resin mixture. This resin was used in injection molding trials to make parts that were test specimens using the following experimental procedure. That is,
Injection molding machine, Aburg 320S Allrounder 55 tons (Aburg, Newington, Connecticut)
Type: ASTM D638 Stretch Test Bar Cooling temperature is 38 degrees Celsius The unit for injecting supercritical fluid is from Trexel Corporation (Woburn, Mass.)
Nitrogen was used as the supercritical fluid.
The flow rate of nitrogen injection was 0.05 to 0.06 kilogram / hour The time of administration of nitrogen was 1.5 seconds.
The weight percent of fluid that exceeded the criticality was 0.15 to 0.17.
(Controlled by dose size.)
The material was a mixture of LDPE pretex resin.
The cycle time was about 55 seconds.
図1を参照して、本発明にかかる微細発泡射出成形の処理過程を実行するための装置は、概略的に示されており、一般的に参照番号10と指定されて、以下「装置10」のように言及される。装置10は、スクリュー伝送部分18、樹脂と着色料の濃縮物がこの伝送部品に対して加えられるホッパー16、および射出成形部分12を備えている。スクリュー伝送部分18は、樹脂と着色料の濃縮物をホッパー16の入り口を通して射出成形部分20へと移送する可塑化スクリューを有しており、また臨界を超過した流体を加えるためのフィードシステム14も有している。スクリュー伝送部分18および射出成形部分12の中間において供給される背圧は、約80バール以上かつ約200バール以下である。樹脂と着色料の濃縮物の溶液は、第1に可塑化スクリューの回転から得られる機械的なエネルギーおよび他のいかなる適当な溶解物を生成するための加熱手段(例えば、変形からくる熱もしくは電源からくる熱)を用いてホッパー16から伝送部分18を通して移動する際に、加熱されて熔解物を生成する。臨界を超過した流体がフィードシステム14を通して加えられる場合には、もたらされる溶解物は単相のポリマー気体溶液となる。満たすステージの間において、臨界を超過した流体を有する単相のポリマー気体溶液は、ランナーおよびゲートの適切なシステムを通して型の中へと注入される。溶液が伝送部分18を離れるに従って急速な圧力の減少が生じ、その結果として核と材料の1立方センチメートル当たり約106乃至約109の孔を有する微細発泡射出成形された部品の構造がもたらされる。この処理過程によって作られたそのような微細気泡のプラスチックは、硬い皮の層および発泡した中心の部品を有している。 Referring to FIG. 1, an apparatus for performing the process of micro-foam injection molding according to the present invention is schematically shown, generally designated by the reference numeral 10, and hereinafter referred to as “apparatus 10”. As mentioned. The apparatus 10 includes a screw transmission portion 18, a hopper 16 in which a resin and colorant concentrate is added to the transmission component, and an injection molding portion 12. The screw transmission portion 18 has a plasticizing screw that transfers the resin and colorant concentrate through the inlet of the hopper 16 to the injection molded portion 20 and also includes a feed system 14 for adding supercritical fluid. Have. The back pressure supplied between the screw transmission portion 18 and the injection molded portion 12 is not less than about 80 bar and not more than about 200 bar. The resin and colorant concentrate solution is primarily heated by means of mechanical energy resulting from rotation of the plasticizing screw and any other suitable melt (eg, heat or power from deformation As it travels from the hopper 16 through the transmission section 18 using (heat coming from), it is heated to produce a melt. If supercritical fluid is added through the feed system 14, the resulting lysate will be a single phase polymer gas solution. During the filling stage, a single phase polymer gas solution with supercritical fluid is injected into the mold through the appropriate system of runners and gates. As the solution leaves the transmission portion 18, a rapid pressure decrease results, resulting in a micro-foam injection molded part structure having about 10 6 to about 10 9 holes per cubic centimeter of material and core. Such microcellular plastic made by this process has a hard skin layer and a foamed central part.
いくつかの異なる作動温度のプロファイルおよびいくつかの異なるショットサイズのLDPEの樹脂の混合物が用いられて、部品の重量における望ましい減少が得られた。 Several different operating temperature profiles and a mixture of several different shot size LDPE resins were used to obtain the desired reduction in part weight.
部品ごとの寸法は、光学的なコンパレータ(ホークモノダイナスコープ、モデルQC200、ニューハンプシャー州のベッドフォードのビジョンエンジニアリングから購入可能)を用いて決定された。購入可能なスキャニング電子顕微鏡(SEM)(モデルJSM−6100、マサチューセッツ州のピーボディーのジョエルユーエスエー社から購入可能)が、用いられて、伸張部品を可視的に解析した。 Part-by-part dimensions were determined using an optical comparator (Hawk Monodynascope, Model QC200, available from Vision Engineering, Bedford, NH). A commercially available scanning electron microscope (SEM) (model JSM-6100, available from Joel USA, Peabody, Mass.) Was used to visually analyze the extension parts.
表1は、この例のテスト標本である部品ごとに対するデータを提供している。比較可能な例がC1、C2、およびC3として記載されている。一方、例A、B、C、D、およびEは、本発明を例示している。サンプルCは、本発明を最もよく例示している。 Table 1 provides data for each part that is the test specimen of this example. Comparable examples are described as C1, C2, and C3. On the other hand, Examples A, B, C, D, and E illustrate the present invention. Sample C best illustrates the invention.
表1 処理過程、温度、重量、および重量の減少。成形の温度は、機械のノズルにおいて設定されている温度を意味している。 Table 1 Process, temperature, weight, and weight loss. The molding temperature means a temperature set in the nozzle of the machine.
例BおよびC2(最も低い成形の温度において作動している)に対して、微細気泡を注入された部品の伸張性の棒におけるバブルの総量が少ないということは、記述されるべきである。また、(電子顕微鏡のデータからの)バブルの平均的なサイズは、直径で約200マイクロメーター以上かつ約300マイクロメーター以下であった(図2において見られるように、低い胴体の温度(摂氏134度)および20立方センチメーターの注入のショット体積に対して取得された画像)。さらに、低い温度条件においては、沢山の核生成の場所の中でほんの数個の気泡しか成長していない。 For examples B and C2 (operating at the lowest molding temperature), it should be noted that the total amount of bubbles in the extensible rod of the microbubbled part is small. Also, the average bubble size (from electron microscope data) was about 200 micrometers and less than about 300 micrometers in diameter (as seen in FIG. 2, low fuselage temperature (134 degrees Celsius). Degrees) and images taken for 20 cubic centimeter injection shot volumes). Furthermore, only a few bubbles grow in many nucleation sites at low temperature conditions.
例AおよびC1(中間的な成形の温度において作動している)に対して、これらの条件下において作られた微細気泡を注入した部品ごとは他の部品ごとよりも少ないバブルを有していた、そしてバブルは直径で約200マイクロメーターであったということは、記述されるべきである。また、摂氏151度のノズル温度はポリマーの中で気泡を生成するには低すぎる、ということも記述されるべきである。SEMのグラフィックスの中においてほんの数個のバブルしか観察されなかった(図3において示されるように、摂氏154度の胴体温度および20立方センチメーターの注入のショット体積に対して取得された画像)。 For Examples A and C1 (operating at intermediate molding temperatures), each part injected with microbubbles made under these conditions had fewer bubbles than every other part. It should be noted that the bubble was about 200 micrometers in diameter. It should also be mentioned that the nozzle temperature of 151 degrees Celsius is too low to produce bubbles in the polymer. Only a few bubbles were observed in the SEM graphics (images taken for a fuselage temperature of 154 degrees Celsius and a shot volume of an injection of 20 cubic centimeters as shown in FIG. 3). .
例C、D、E、およびC3は、最も高い成形の温度において作動した。例Eは、重量において9.6%の減少を表した。例Eに対して、気泡の平均サイズは約300マイクロメーター以上かつ約400マイクロメーター以下であり、それは他のバブルと比較して(殊により低い成形の温度において発生したバブルと比較した場合)大きいバブルであると考えられた、ということは記述されるべきである。これらの気泡のサイズは低い溶解強度のために、気泡がより高い溶解温度の結果として成長することを許容する、ということが仮定として主張される。さらに、今や図2乃至4を参照して、高い成形温度において作られた微細発泡射出成形のLDPEの例は、より低い胴体温度において作られたものよりも多くのバブルを有している、ということは記述されるべきである。核生成において観察された増加は、より低くされた表面張力の結果であると信じられるべきである。それは、気泡の核生成に対する活性化エネルギーの障壁を減少させた。 Examples C, D, E, and C3 operated at the highest molding temperature. Example E represented a 9.6% reduction in weight. For example E, the average bubble size is greater than or equal to about 300 micrometers and less than or equal to about 400 micrometers, which is large compared to other bubbles (particularly when compared to bubbles generated at lower molding temperatures). It should be noted that it was considered a bubble. It is argued as the assumption that the size of these bubbles allows the bubbles to grow as a result of higher melting temperatures due to the low melt strength. In addition, with reference now to FIGS. 2-4, the example of a micro-foam injection molded LDPE made at high molding temperatures has more bubbles than those made at lower fuselage temperatures. That should be described. The observed increase in nucleation should be believed to be the result of lower surface tension. It reduced the activation energy barrier to bubble nucleation.
図5において示されているように、例Cとして成形された実部品30および例C3(微細気泡の発泡がない)として成形された比較部品が比較された。目で見ると、実部品は比較することが可能であった。しかしながら、例Cの部品30は例C3の部品32を超えて16パーセントの重量の減少を披瀝した。例Cの部品30はまた、例C3の部品32においては存在しなかったいくつかの渦巻きのパターンを披瀝した。 As shown in FIG. 5, an actual part 30 molded as Example C and a comparative part molded as Example C3 (no foaming of fine bubbles) were compared. Visually it was possible to compare the actual parts. However, Example C part 30 exhibited a 16 percent weight loss over Example C3 part 32. Example C part 30 also exhibited several spiral patterns that did not exist in Example C3 part 32.
例CのSEMの顕微鏡写真(図6)において、10マイクロメーターから100マイクロメーターまでのサイズの数多くの気泡が存在するということは、記述されるべきである。図6は、より高い胴体温度(摂氏224度)および19立方センチメーター注入のショット体積において生成された微細気泡のLDPEの例の気泡の形態のより高い拡大画像を示している。これらの実験の条件における例Cにおいては、他の条件よりも非常に少ない気泡が見られた。気泡のサイズは、約5マイクロメーター以上かつ約200マイクロメーター以下であった。 It should be noted that in the SEM micrograph of Example C (FIG. 6), there are numerous bubbles of size from 10 micrometers to 100 micrometers. FIG. 6 shows a higher magnified image of the bubble morphology of a fine bubble LDPE example produced at a higher fuselage temperature (224 degrees Celsius) and a shot volume of 19 cubic centimeter injection. In Example C under the conditions of these experiments, there were much fewer bubbles than the other conditions. The bubble size was about 5 micrometers or more and about 200 micrometers or less.
例Dに対して、(例C3に対して)約21パーセントの重量の減少が記述された。SEMの写真(図4)から見られるように、注入された時にいくつかの大きな気体のポケットがLDPE樹脂の中に形成された。ポリマーのこの部品は、大きなバブルとともに発泡された。図4において、高い胴体温度は摂氏224度で、注入のショット体積は20立方センチメーターであった。比較可能な結果は、高い胴体温度が摂氏224度で注入のショット体積が18立方センチメーターの場合に得られた。 For Example D, a weight reduction of about 21 percent (relative to Example C3) was described. As seen from the SEM photo (FIG. 4), several large gas pockets formed in the LDPE resin when injected. This part of polymer was foamed with large bubbles. In FIG. 4, the high fuselage temperature was 224 degrees Celsius and the injection shot volume was 20 cubic centimeters. Comparable results were obtained with a high fuselage temperature of 224 degrees Celsius and an injection shot volume of 18 cubic centimeters.
表2は、本発明にかかる処理過程により製造された例に対する寸法の解析を提供する。例の中の寸法(すなわち、長さ、幅、および厚さ)は、温度および部品の重量の減少にも関わらず極めて一致しており比較可能であった。寸法が数週間後に再チェックされた時、寸法は一致したままであることが分かった。唯一の例外は、例Dに対して部品の重量の後端部から30パーセントの位置において観察された厚さに関するものだった。観察された増加した厚さ(0.1401インチ)は、気体のバブルの高い合体率のためによるもののようだった。 Table 2 provides dimensional analysis for examples produced by the process according to the present invention. The dimensions (ie, length, width, and thickness) in the examples were very consistent and comparable despite the decrease in temperature and part weight. It was found that the dimensions remained consistent when the dimensions were rechecked after a few weeks. The only exception was for the thickness observed at 30 percent from the rear end of the part weight for Example D. The observed increased thickness (0.1401 inch) was likely due to the high coalescence rate of the gas bubbles.
表2 処理過程、温度、および部品ごとの寸法の解析 Table 2 Analysis of processing process, temperature, and dimensions for each part
表3は、比較参照データの例C3に対するいくつかのサンプルに対する引っ張り強度の要約を提供している。いくつかの機械的な特性の損失が観察された。しかしながら、その損失は、用いられたプラスチックのより少ない量の観点から見るとわずかなものであると考えられる。 Table 3 provides a summary of tensile strength for some samples for comparative reference data example C3. Several mechanical property losses were observed. However, the loss is considered insignificant in terms of the smaller amount of plastic used.
表3 従来の射出成形に対して発泡部品を生成するために臨界を超過した流体を用いた処理過程により作られた伸張性のある棒の引っ張り強度 Table 3 Tensile strength of extensible bars made by a process using a supercritical fluid to produce foamed parts compared to conventional injection molding
上述した渦巻きのパターンは、製造された部品の表面における気体の流れのしるしの結果であるかもしれない。表面の欠陥は、渦巻きのように、発泡部品を生成するために臨界を超過した流体を用いた処理過程を採用することに伴ういくつかの問題点のうちの一つを表す。そのような渦巻きは、型の壁面に対して引きずられる表面におけるバブルを原因としてもたらされるようである。図7および8を参照して、微細気泡の部品に対して従来の射出成形の部品の表面は外形において異なることが、分かる。図7は、従来の方法により成形された部品を示している。一方、図8は、本発明の処理過程を用いて成形した部品を示している。 The spiral pattern described above may be the result of an indication of gas flow at the surface of the manufactured part. Surface defects represent one of several problems associated with adopting a process using a supercritical fluid to create a foamed part, such as a spiral. Such spirals appear to be caused by bubbles in the surface that are dragged against the mold wall. With reference to FIGS. 7 and 8, it can be seen that the surface of a conventional injection molded part differs in outline from a microbubble part. FIG. 7 shows a part molded by a conventional method. On the other hand, FIG. 8 shows a part molded using the process of the present invention.
本発明の一つの具体例において、型の壁面とポリマーの間に絶縁体(例えば、テフロン(登録商標)・ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)もしくはテフロン(登録商標)・パーフルオロアルコキシル・コーポリマー(PFA))を挿入することによって、注入の間に型の温度を高く保つことにより、部品の表面の品質は改良され得る。表面品質における効果的な改良を提供するために、コンピュータシミュレーションプログラムANSYS11.0(ニューハンプシャー州のレバノンのアンシスから購入することが可能である)を用いてシミュレーションが行われた。ポリエチレン、ステンレス、スチール、PFA、およびPTFEの熱的な特性を利用して、様々な厚さのPFAおよびPTFEの型に対して温度が計算された。図9は、壁面における温度が摂氏約101度であるそのようなシミュレーションの一つの結果を提供する。これらのシミュレーションの結果は、臨界を超過した流体の処理過程を用いて作られる伸張性の棒の表面特性を改良するために行われ得る実験を示唆した。図10は、行われた実験の概略を示している。 In one embodiment of the invention, an insulator (eg, Teflon® polytetrafluoroethylene (PTFE) or Teflon® perfluoroalkoxyl copolymer (PFA) is used between the mold wall and the polymer. By maintaining the mold temperature high during injection, the surface quality of the part can be improved. In order to provide an effective improvement in surface quality, simulations were performed using the computer simulation program ANSYS 11.0 (which can be purchased from Ansys, Lebanon, New Hampshire). Using the thermal properties of polyethylene, stainless steel, steel, PFA, and PTFE, temperatures were calculated for PFA and PTFE molds of various thicknesses. FIG. 9 provides one result of such a simulation where the temperature at the wall is about 101 degrees Celsius. The results of these simulations suggested experiments that could be performed to improve the surface properties of extensible rods made using supercritical fluid processing. FIG. 10 shows an overview of the experiments performed.
コンピュータシミュレーションの実験の結果として、表面は、150ミクロンのPTFEを3.2ミリメートルの部品厚さの上に使用することによって、驚くほど改良されることが分かった。殊に、渦巻きのしるしは、消滅させられるか少なくとも驚くほど減少させられた、ということは記述されるべきである。しかしながら、75ミクロンのPTFEを伴っても、いくつかの例は表面の上に気体の流れのしるしを披瀝し続けた、ということも記述されるべきである。一方、流れのしるしは、同条件のいくつかの例に対しては消滅させられた。そして、一般的に改良された表面にも関わらず、いくつかの欠陥はやはり記述された。図11および12は、PTFEによって被覆した型を用いて作られた部品ごとのいくつかの結果を示している。殊に、図11は、臨界を超過した流体の処理過程によりおよび型の上の150ミクロンのPTFEの被覆を用いて生産された引っ張りおよび屈曲の試験のための棒を示している。そして、図12は、臨界を超過した流体の処理過程および型の上の75ミクロンのPTFEの被覆を用いて生産された伸張性の棒を示している。 As a result of computer simulation experiments, it was found that the surface was surprisingly improved by using 150 micron PTFE on a part thickness of 3.2 millimeters. In particular, it should be mentioned that the spiral indicia has been extinguished or at least surprisingly reduced. However, it should also be noted that even with 75 micron PTFE, some examples continued to show signs of gas flow over the surface. On the other hand, the flow sign has been extinguished for some examples of the same conditions. And despite the generally improved surface, some defects have also been described. FIGS. 11 and 12 show some results for each part made using a mold coated with PTFE. In particular, FIG. 11 shows a rod for tensile and flex testing produced by a supercritical fluid process and using a 150 micron PTFE coating on the mold. And FIG. 12 shows an extensible rod produced using a supercritical fluid process and a 75 micron PTFE coating on the mold.
例2 タンポンアプリケータの胴体の実験
かなりの部分が複雑である4つの空洞のホットランナー成形が、図1において示されるような給電および伝送のシステムを含んだアーブルグ320S射出成形システムに対して機械的かつ電気的の両方において繋がれた。丸められて円のようにされたノズルが、LDPEのプラスチックを注入するために用いられた。ホットランナーマニホールドを加熱する電気的な領域は、温度のコントローラー(バージニア州のステアリングのガンマフラックス社から購入可能である)によって制御された。型は、流入温度が摂氏10乃至22度である冷却水を用いた冷却システムで冷却された。他のパラメータは、既に上述した伸張性の棒の成形に対するものと同様であった。
Example 2 Tampon Applicator Body Experiments A four cavity hot runner molding, which is quite complex, is mechanical for an Aburg 320S injection molding system including a power supply and transmission system as shown in FIG. And connected both electrically. A rounded and rounded nozzle was used to inject LDPE plastic. The electrical area that heats the hot runner manifold was controlled by a temperature controller (available from Gammaflux Corporation of Virginia Steering). The mold was cooled with a cooling system using cooling water with an inflow temperature of 10-22 degrees Celsius. The other parameters were similar to those for the stretchable rod forming already described above.
タンポンアプリケータの成形に用いられたその他のいくつかのパラメータは、以下のものを含む。すなわち、
型が開くのに先立って起動するように設定され、および型が閉じるのに先立って元に戻る、コアプルオプション
空気で動作することによる部品の排出
1秒当たり20乃至40立方センチメーターの流速
摂氏約210乃至216度(華氏410乃至420度)の胴体および成形の温度
1分当たり13.0メーターの円周方向の速度
50乃至100バールの背圧
10.3立方センチメーターの体積の窒素を投入
臨界を超過した流体の処理過程、すなわち臨界を超過した流体の搬送圧力
窒素を成形部品に組み込むための胴体の中の溶解圧力よりも高い約1.4メガパスカルを維持
0.3乃至0.7秒の注入するための時間
0秒の詰め込むための時間
6乃至15秒の冷却のサイクル時間
冷却時間よりも長い約8乃至10秒の全体のサイクル時間
Some other parameters used to form the tampon applicator include the following: That is,
Core pull option, set to start prior to mold opening and reverted prior to mold closing, part discharge by operating with air flow rate 20-40 cubic centimeters per second Celsius Body temperature of about 210 to 216 degrees (410 to 420 degrees Fahrenheit) and molding temperature 13.0 meters circumferential speed per minute 50 to 100 bar back pressure 10.3 cubic centimeters of nitrogen input Supercritical fluid processing, i.e., transport pressure of supercritical fluid Maintains about 1.4 megapascals higher than the melt pressure in the fuselage to incorporate nitrogen into the molded part 0.3-0.7 Time to inject seconds Second time to pack 0 seconds 6-15 seconds of cooling cycle time Approximately 8 to 10 seconds of total cycle time longer than the cooling time
以下に開示される処理過程から生産される部品は、図13および14に示されており、それらは、この処理過程を用いて部品が生産され得る複雑さを描写している。図13において、タンポンアプリケータの胴体のペタルの後端部が示されている。図14において、タンポンアプリケータの胴体の握る部分(指による握り)のための型が、一般的に参照番号40によって示されている。タンポンアプリケータの胴体は、参照番号42によって示されている。一旦成形されると、タンポンアプリケータの胴体42は、ユーザによって容易に握られるように持ち上げられた突起部44を有している。 The parts produced from the process disclosed below are shown in FIGS. 13 and 14, which depict the complexity with which the part can be produced using this process. In FIG. 13, the rear end of the petal of the body of the tampon applicator is shown. In FIG. 14, the mold for the gripping part of the torso of the tampon applicator (finger grip) is indicated generally by the reference numeral 40. The body of the tampon applicator is indicated by reference numeral 42. Once molded, the tampon applicator body 42 has a raised portion 44 that is lifted for easy grasping by the user.
握る部分40およびタンポンアプリケータの胴体42は、2日間を超える期間によって成形される。基礎となる樹脂の着色料に対する比率は、(例1の伸張性の棒の成形におけるのと同様に)19対1である。 The gripping portion 40 and the tampon applicator body 42 are shaped by a period of more than two days. The ratio of the underlying resin to the colorant is 19 to 1 (as in the extensibility bar molding of Example 1).
100パーセントのLDPEの使用に加えて、同様の部品は、PTFE(すなわち、MP−1600のグレードのテフロン(登録商標))のバランスを伴った95パーセントのLDPEの複合体を用いて製造された。この複合体は、デラウェア州のウィルミントンのE.I.デュポン社によって提供された。殊に一つの部品は、95.5パーセントのLDPE、3パーセントの緑の着色料の混合物、および1.5パーセントのオレアミドを用いて、女性用衛生器具のために製造された。この部品は、本発明にかかる微細発泡射出成形の処理過程により他の部品を超えて6.4パーセントの重量減少を披瀝し、改良された表面の品質を示した。 In addition to the use of 100 percent LDPE, similar parts were made with a composite of 95 percent LDPE with a balance of PTFE (ie, MP-1600 grade Teflon). This complex is an E. coli strain of Wilmington, Delaware. I. Offered by DuPont. In particular, one part was manufactured for feminine hygiene appliances using a mixture of 95.5 percent LDPE, 3 percent green colorant, and 1.5 percent oleamide. This part exhibited a 6.4 percent weight loss over other parts due to the microfoam injection molding process according to the present invention, indicating improved surface quality.
少なくともいくつかの部品は、着色料なしに製造された。 At least some parts were made without colorants.
例は、成形のための本発明の臨界を超過した流体の処理過程の例示を提供するために、収集され試験された。臨界を超過した流体の処理過程は、E1、E2、E3、およびE4として表示された。比較可能な例が、従来の射出成形の処理過程により生産されて、C4およびC5として表示される。例は、以下の表4において記述される。 Examples were collected and tested to provide an illustration of the supercritical fluid processing process of the present invention for molding. Processes of fluids that exceeded criticality were labeled as E1, E2, E3, and E4. Comparable examples are produced by a conventional injection molding process and denoted as C4 and C5. Examples are described in Table 4 below.
表4 成形されたタンポンアプリケータの胴体のための例の記述 Table 4 Example description for molded tampon applicator fuselage
*95パーセントのLDPE+(5パーセント)(0.73LDPE)=98.65パーセントLDPE(実際の量)、残りは1.35パーセントの着色料とその他の添加剤。 * 95 percent LDPE + (5 percent) (0.73 LDPE) = 98.65 percent LDPE (actual amount), 1.35 percent colorant and other additives.
これらの試験において得られた結果は、また、大きなスケールの従来の、そして商品生産のスケールの射出成形機から得られた比較可能なタンポンアプリケータの胴体(以下、C6と表示される)と比較された。 The results obtained in these tests are also compared to a comparable tampon applicator fuselage (hereinafter referred to as C6) obtained from a large scale conventional and commodity production scale injection molding machine. It was done.
いくつかの成形の試験は、また、少ない割合のナノレベルの粒子の混合を用いて、行われた。 Some molding tests were also performed using a small percentage of nano-level particle mixing.
以下の結果が記述された。すなわち、
わずかな処理過程の違いのために、C4の比較参照データの部品はC6の部品と比較して、重量が約5パーセント高かった。
E1の部品は、C4の部品よりも重量が約5パーセント低かった。
臨界を超過した流体の処理過程により生産されたペタルは、フラッシングを全く生み出さなかった。そして、何の問題も記述されなかった(例えば、ペタルをタンポンアプリケータの中に閉じることに伴って何の問題もなかった)。
表面の品質においてわずかな違いが記述された。殊に、臨界を超過した流体の処理過程の部品(E1−E4)に対する胴体の表面は、比較した部品(C4−C6)に対するものよりも粗かった。5パーセントのPTFEを用いて作られた部品に対しては、違いが少なかった。殊により短い冷却時間において実行された例については、違いが少なかった。
長期の期間における寸法の安定性は、適切であることが分かった。
The following results were described. That is,
Due to slight processing differences, the C4 comparative reference data part weighed about 5 percent compared to the C6 part.
The E1 part weighed about 5 percent less than the C4 part.
Petals produced by the process of supercritical fluid did not produce any flushing. And no problem was described (eg, there was no problem with closing the petal in the tampon applicator).
Minor differences in surface quality have been described. In particular, the surface of the fuselage for the supercritical fluid processing part (E1-E4) was rougher than for the comparative part (C4-C6). There was little difference for parts made with 5 percent PTFE. There was little difference, especially for the examples carried out with shorter cooling times.
It has been found that dimensional stability over time is adequate.
以下の表5は、E1に対するC4の例の測定された重量および寸法の要約である。いくつかの違いは、例えば指で握る高さにおける違いは、統計的に重要ではないと考えられるかもしれない。 Table 5 below summarizes the measured weights and dimensions of the C4 example for E1. Some differences may be considered statistically insignificant, for example, differences in finger grip height.
表5 測定された重量および寸法の要約 Table 5 Summary of measured weights and dimensions
本発明にかかる臨界を超過した流体の処理過程は、表面にミクロのバブルを形成する。そのようなバブルは、型の壁面に対向して引き出される。これらの部品の手触りは、少なくとも部分的には、表面仕上げ、冷却、および流路の形状のうちの1以上のために、いくらか「より粗い」。一方、胴体の内側および指で握る領域は、より磨かれている。それゆえ、胴体のこれらの表面部品は、より粗くない。粗さのサイズは、ミクロのバブルの存在に匹敵するか同等である。このわずかに「より粗い」手触りは、消費者にとっては望ましい製品の特徴であるかもしれない。いかなる特定の理論に縛られることを望むことなしに、PTFEの存在は生産される部品の表面の「感じ」を改良する。 The supercritical fluid processing process according to the present invention forms microbubbles on the surface. Such bubbles are drawn out against the mold wall. The feel of these parts is somewhat “rougher” due, at least in part, to one or more of surface finish, cooling, and channel geometry. On the other hand, the inside of the torso and the area gripped by the fingers are more polished. Therefore, these surface parts of the fuselage are less rough. The roughness size is comparable or equivalent to the presence of microbubbles. This slightly “rougher” feel may be a desirable product feature for consumers. Without wishing to be bound by any particular theory, the presence of PTFE improves the “feel” of the surface of the part being produced.
図15乃至18を今や参照して、生産された部品の様々な部品が示される。殊に、図15は、本発明の処理過程により形成されたアプリケータの胴体の表面の拡大図を示している。図16は、本発明の処理過程により形成された胴体の部品の表面を高度に拡大して広角レンズを通してバブルのサイズおよびバブルの分布を示している。図17は、本発明に従って作られた部品に対するペタルの拡大図を示している。そして、図18は、指で握る部品の「鮫のひれ」形状を高度に拡大したものを示している。 Referring now to FIGS. 15-18, various parts of the produced part are shown. In particular, FIG. 15 shows an enlarged view of the surface of the applicator fuselage formed by the process of the present invention. FIG. 16 shows the size and distribution of bubbles through a wide angle lens with a highly magnified surface of the fuselage part formed by the process of the present invention. FIG. 17 shows an enlarged view of a petal for a part made in accordance with the present invention. FIG. 18 shows a highly enlarged version of the “fin fin” shape of a part gripped by a finger.
例3 付加的なタンポンアプリケータの胴体の実験
上述の例2と同じ4つの空洞のホットランナー成形が、付加的なタンポンアプリケータの胴体を作るために用いられた。この特定の4つの空洞の成形において、空洞のうちの2つが、例2に対して用いられたものと同じである。これらの2つの空洞によって作られたタンポンアプリケータの胴体は、レギュラーの、平均的な、もしくはより広く用いられているタンポン(「スーパーの吸収性」のタンポン)よりも大きい吸収性を有するタンポンに相当する。他の2つの胴体は、よりスレンダーな胴体として作られた。すなわち、より小さな、レギュラーの、もしくは低い吸収性のタンポンに対して典型的に用いられるより小さな直径の胴体である。型は、これらの2つの空洞のセットのいずれかが用いられることを許容するように形作られている。しかし、4つ全部一度にではない。さらに、レギュラーもしくはより低い吸収性のタンポンの胴体に用いられる2つの空洞は、非常にスムーズな磨き上げあげられた仕上げを提供するために、ダイヤモンドで磨かれた。より吸収性の高いタンポンに相当する胴体に対する空洞は、ダイヤモンドで磨かれた。数百のタンポンの胴体が、いくつかの条件の設定に対して作られた。この条件は、例2で説明されたものと大まかに類似しているが、微細気泡が生成された胴体に対して部品のより低い重量を得るために、ショットのサイズと温度のプロファイルがわずかに調整された。条件は、以下の表6に提供されている。
Example 3 Additional Tampon Applicator Body Experiment The same four cavity hot runner molding as in Example 2 above was used to make an additional tampon applicator body. In this particular four cavity molding, two of the cavities are the same as those used for Example 2. The body of the tampon applicator created by these two cavities is a tampon that has a greater absorbency than the regular, average or more widely used tampon ("super absorbent" tampon). Equivalent to. The other two fuselage were made as a slender fuselage. That is, the smaller diameter fuselage typically used for smaller, regular, or less absorbent tampon. The mold is shaped to allow either of these two sets of cavities to be used. But not all four at once. In addition, the two cavities used for the regular or lower absorbency tampon fuselage were polished with diamonds to provide a very smooth polished finish. The cavity for the fuselage corresponding to the more absorbent tampon was polished with diamond. Hundreds of tampon fuselages were made for several condition settings. This condition is roughly similar to that described in Example 2, but the shot size and temperature profiles are slightly different in order to obtain a lower part weight relative to the fuselage in which the microbubbles were generated. Adjusted. Conditions are provided in Table 6 below.
表6 例3に対する射出成形の条件
(ノート、すなわち全てのケースにおいて、アーボルグ320射出成形機が用いられた。それは、例2において説明済みである。ここでは、2つの異なる空洞の設定が用いられた。それらは、「スーパー」もしくは「スレンダー」の型として指定された。)
Table 6 Injection Molding Conditions for Example 3 (Note: In all cases, an Arborg 320 injection molding machine was used. It has been described in Example 2. Here, two different cavity settings were used. They were designated as "super" or "slender" types.)
LDPE(マーレックスKN226、チェブロン−フィリップス)は、19対1の割合で、同じ緑の着色料の構成によって混合された。 LDPE (Marlex KN226, Chevron-Phillips) was mixed at the ratio of 19 to 1 with the same green colorant composition.
表7は、この例において作られた胴体に対して収集されたデータの要約を提供している。お分かりのように、微細気泡の処理過程によって形成された胴体は、スーパー(E5乃至E8)であれもしくはスレンダー(E9乃至E10)であれ、同じ射出成形機および同じ型を用いて従来の射出成形によって作られた対応する条件(C7もしくはC8)の比較可能な胴体よりも重量において軽かった。ここで記録された特性は、少なくとも5つの異なる測定から得られた平均である。統合された標準誤差の見積もりはまた、ここで記録された。 Table 7 provides a summary of the data collected for the fuselage made in this example. As you can see, the fuselage formed by the process of microbubbles, whether super (E5 to E8) or slender (E9 to E10), is a conventional injection molding using the same injection molding machine and the same mold. It was lighter in weight than the comparable fuselage of the corresponding condition (C7 or C8) made by The properties recorded here are averages obtained from at least 5 different measurements. An integrated standard error estimate was also recorded here.
重量は微細気泡により生産された胴体に対して明らかに異なっている一方で、胴体の長さ、ペタルの厚さ、ペタルの隙間、指で握る内側の直径、および指で握る高さは、従来の成形によって作られたものと概ね同等であった。このデータは、非常に薄い部品、タンポンアプリケータのペタルにおける部品(それらは、0.012乃至0.014インチの厚さしかない)などのような部品であっても、微細気泡の技術を用いて寸法的に安定に作られ得る、ということを示唆する。これは、この技術に関連する従来技術において今日まで教えられてきたことからすれば、驚くべきことである。より具体的に、より吸収性の高いタンポンに対するタンポンアプリケータの胴体のペタルが、繊維性のタンポン用綿撒糸を封入するためにそのペタルを柔らかくし、形を整え、および封鎖するために機械において形成される場合には、「ペタルの隙間」もしくは封鎖されたペタルの間の平均的な距離は小さいままであり、C7に対して測定されたものと同等である。C7は、従来の射出成形により成形されたものである。 While the weight is clearly different for the fuselage produced by the fine bubbles, the length of the fuselage, the thickness of the petal, the gap of the petal, the inner diameter gripped by the finger, and the height gripped by the finger are conventional It was almost the same as that made by molding. This data uses microbubble technology, even for parts such as very thin parts, parts in tampon applicator petals (which are only 0.012 to 0.014 inches thick), etc. This suggests that it can be made dimensionally stable. This is surprising given what has been taught to date in the prior art related to this technology. More specifically, the tampon applicator body petal against the more absorbent tampon is a machine to soften, shape and seal the petal to encapsulate the fibrous tampon pledget When formed at, the average distance between “petal gaps” or sealed petals remains small and is equivalent to that measured for C7. C7 is formed by conventional injection molding.
この例に対して、表面の粗さがまた測定された。単純な手で操作されるフェデラルマー(NJ)ポケットサーフIIのプロファイロメーターが用いられてこれらの測定が行われた。これらの測定は、複数回(ここに羅列されている各々の例に対して約20回)繰り返された。スレンダーな胴体に対する表面粗さは、より吸収性の高いタンポンの成形に対するものよりも低い。それは、おそらくダイヤモンドの研磨のためであろう。しかし、微細気泡のスレンダーの粗さの平均値(例E9乃至E10)は、実際、従来の成形の例(C8)に対するものと同等であるかもしくはそれよりもわずかに低かった(すなわち、よりスムーズ)。従来の成形(C7)により作られたより吸収性の高いアプリケータの胴体に対する粗さの値は、同様に作られた微細気泡の胴体(E5乃至E8)に対するものよりもわずかに低かった。 For this example, surface roughness was also measured. These measurements were made using a simple hand operated Federal Marmer (NJ) Pocket Surf II profilometer. These measurements were repeated multiple times (approximately 20 times for each example listed here). The surface roughness for the slender body is lower than for the more absorbent tampon molding. It is probably due to diamond polishing. However, the average value of the fine cell slender roughness (examples E9 to E10) was in fact equal to or slightly lower than that for the conventional molding example (C8) (ie smoother). ). The roughness values for the more absorbent applicator fuselage made by conventional molding (C7) were slightly lower than those for the similarly made fine-bubble fuselage (E5 to E8).
表7 重量、ペタルの厚さ、および例3におけるタンポンアプリケータの胴体に対する他の主要な寸法 Table 7 Weight, petal thickness, and other key dimensions for the tampon applicator fuselage in Example 3
上述したことから、微細発泡射出成形の処理過程によりLDPE樹脂を用いて、発泡部品を作ることは可能であると、結論づけられる。また、低い融点は気泡の核生成を妨げ、それは活性化エネルギーの障壁の増加の結果であると、結論づけられる。高い融点は、気泡の個体数密度を増加させ、微細発泡射出成形の部品における気泡のサイズを減少させる。それは、核生成のための活性化エネルギーを低くすることによって生じることである。しかしながら、部品における極端に高い融点および大きい重量減少は、低い溶解強度をもたらし得る。それは、気泡の合体および時々はより大きな気泡を生ずるからである。さらに、微細発泡射出成形の部品は、20パーセントまでの重量減少を伴って生産される可能性があり、5マイクロメーター乃至200マイクロメーターのサイズの範囲に入る小さなバブルを披瀝する。最後に、この微細気泡の処理過程を用いて、寸法的に安定な部品を作ることが可能である。その厚さは、1,000分の10インチと同じくらい薄い。 From the above, it can be concluded that it is possible to make a foamed part using LDPE resin by the process of fine foam injection molding. It can also be concluded that the low melting point prevents bubble nucleation, which is the result of an increased activation energy barrier. A high melting point increases the cell population density and decreases the cell size in the microfoam injection molded part. It is caused by lowering the activation energy for nucleation. However, extremely high melting points and large weight loss in parts can result in low melt strength. This is due to bubble coalescence and sometimes larger bubbles. In addition, microfoamed injection molded parts can be produced with a weight loss of up to 20 percent, exhibiting small bubbles that fall in the size range of 5 micrometers to 200 micrometers. Finally, it is possible to make dimensionally stable parts using this microbubble treatment process. Its thickness is as thin as 10 / 1,000 inch.
本発明は詳細な具体例に関して示され説明されてきたけれども、本発明の技術的思想の範囲内において、様々な変形が行われ、所定の要素は同等の要素によって置換されるかもしれない、ということが当業者によって理解されるだろう。それに加えて、本発明の技術的思想の範囲内において、特定の状況もしくは材料を採用するために修正が行われるかもしれない。それゆえ、本発明は、上述の詳細な説明において開示された特定の具体例に限られるものではないことが意図される。すなわち、本発明は、添付されたクレームの範囲内の全ての具体例を含むだろうことが意図されている。 Although the invention has been shown and described with reference to specific embodiments, it will be understood that various modifications may be made and certain elements may be replaced by equivalent elements within the scope of the inventive concept. It will be understood by those skilled in the art. In addition, modifications may be made to adopt a particular situation or material within the scope of the inventive concept. Therefore, it is intended that the invention not be limited to the specific embodiments disclosed in the detailed description above. That is, it is intended that the present invention include all specific examples within the scope of the appended claims.
10…装置、12…射出成形部分、14…フィードシステム、16…ホッパー、18…スクリュー伝送部分、20…射出成形部分、40…タンポンアプリケータの胴体の型、42…タンポンアプリケータの胴体、44…突起部、46…注入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Apparatus, 12 ... Injection molding part, 14 ... Feed system, 16 ... Hopper, 18 ... Screw transmission part, 20 ... Injection molding part, 40 ... Mold body of tampon applicator, 42 ... Body of tampon applicator, 44 ... projection, 46 ... injection port
Claims (40)
ポリマーを溶かすステップと、
前記溶かされたポリマーを臨界を超過した流体と混合して単相のポリマー気体の溶液を生成するステップと、
前記単相のポリマー気体溶液を型に注入して、前記ポリマーを凝固させるステップと
を備え、
ノズルの前後における圧力の低下は、前記臨界を超過した流体が気泡の核生成を行うことをもたらし、それによって前記ポリマーの中の微細気泡の核生成の構造は、前記ポリマーが単相であるかのように見えるようにする
方法。 A method of injection molding to produce a microbubble material,
Melting the polymer; and
Mixing the dissolved polymer with a supercritical fluid to produce a single phase polymer gas solution;
Injecting the single phase polymer gas solution into a mold to solidify the polymer;
The pressure drop across the nozzle causes the supercritical fluid to nucleate bubbles, so that the structure of microbubble nucleation in the polymer is whether the polymer is a single phase. How to make it look like.
請求項1に記載の方法。 After adding the supercritical fluid and before injecting the single phase polymer gas solution through the nozzle, the temperature of the single phase polymer gas solution is at least 10 degrees higher than the melting point of the polymer. The method of claim 1, further comprising the step of:
請求項1に記載の方法。 After adding the supercritical fluid and before injecting the single-phase polymer gas solution through the nozzle, the single-phase polymer gas solution is at least 0 degree above the melting point of the polymer and 20 The method of claim 1, further comprising the step of maintaining the temperature at a temperature that is no greater than degrees.
請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the polymer is LDPE and the temperature falls within a range of 190 degrees Celsius or more and 230 degrees Celsius or less.
請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, further comprising forming an item in the mold.
請求項5に記載の方法。 The method according to claim 5, wherein the total cycle time for forming the article falls within a range of 3 seconds to 100 seconds.
請求項5に記載の方法。 The method according to claim 5, wherein a total cycle time for forming the article falls within a range of 3 seconds to 20 seconds.
請求項5に記載の方法。 The method according to claim 5, wherein a total cycle time for forming the article falls within a range of 4 seconds to 15 seconds.
請求項5に記載の方法。 The method of claim 5, wherein the article to be formed is a tampon applicator body.
請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, further comprising incorporating a colorant into the polymer.
請求項1に記載の方法。 Among antioxidants, lubricants, slip agents, aesthetic enhancing substances, pigments, opacifiers, impact modifiers, fillers, clays, nano-level clays, flame retardants, insulating materials, and / or processing aids The method of claim 1, further comprising incorporating one or more of the following as an additive into the polymer.
部品の厚さに対する流動長の比率は少なくとも200対1である
請求項1に記載の方法。 Solidifying the polymer produces a part having a thickness of at least 0.012 inches;
The method of claim 1, wherein the ratio of flow length to part thickness is at least 200: 1.
前記微細気泡は、前記ポリマーの溶液が圧力の低下に晒される場合に、臨界を超過した流体を前記ポリマーの前記溶液の中に拡散することによって生成される
発泡構造。 Comprising a polymer having a structure of fine bubbles produced by nucleated fine bubbles;
The microbubbles are created by diffusing a supercritical fluid into the solution of polymer when the polymer solution is subjected to a drop in pressure.
請求項13に記載の発泡構造。 The foam structure according to claim 13, wherein the foam structure is a body of a tampon applicator.
請求項13に記載の発泡構造。 The foam structure according to claim 13, further comprising a colorant added to the polymer.
請求項13に記載の発泡構造。 Antioxidants, lubricants, slip agents, aesthetic quality enhancing substances, pigments, fillers, impact modifiers, clays, nano-level clays, flame retardants, insulating materials, and processing aids incorporated into the polymer The foam structure according to claim 13, further comprising one or more of the following.
請求項13に記載の発泡構造。 The polymer is selected from the group consisting of polyolefins, mixtures of polyolefins with other thermoplastics, polyamides, polycarbonates, polystyrenes, rubbers, polylactides, polyalkanoates, and thermoplastic starch-based resin mixtures. Item 14. A foam structure according to Item 13.
請求項17に記載の発泡構造。 The foam structure according to claim 17, wherein the polymer is low-density polyethylene.
請求項13に記載の発泡構造。 The foam structure according to claim 13, wherein the supercritical fluid is selected from the group consisting of nitrogen, carbon dioxide, and mixtures thereof.
請求項13に記載の発泡構造。 The foam structure according to claim 13, wherein the fluid that exceeds the criticality is nitrogen that falls within a range of 0.05 weight percent or more and 1 weight percent or less.
請求項13に記載の発泡構造。 The foam structure according to claim 13, wherein the fluid that exceeds the criticality is nitrogen that falls within a range of 0.15 weight percent or more and 0.45 weight percent or less.
請求項13に記載の発泡構造。 The foam structure according to claim 13, wherein the thickness of the component is 0.01 inch or more.
請求項18に記載の発泡構造。 19. The foam structure of claim 18, further comprising a mixture of at least 70 percent low density polyethylene and at least one of PTFE and PFA falling in the range of 0.1 percent to 20 percent.
女性用衛生器具。 A feminine hygiene device comprising a foamed polymer having a microbubble structure produced by stirring a supercritical fluid in a polymer melt.
請求項24に記載の女性用衛生器具。 The polymer is selected from the group consisting of polyolefins, mixtures of polyolefins with other thermoplastics, polyamides, polypropylenes, polycarbonates, polystyrenes, rubbers, polylactides, polyalkanoates, and mixtures of thermoplastic starch-based resins. A feminine hygiene device according to claim 24.
請求項24に記載の女性用衛生器具。 The feminine hygiene device according to claim 24, wherein the polymer is low density polyethylene.
請求項24に記載の女性用衛生器具。 The feminine hygiene device according to claim 24, wherein the feminine hygiene device is a body of a tampon applicator.
請求項27に記載の女性用衛生器具。 28. The feminine hygiene device of claim 27, wherein the thickness of the component is at least 0.01 inches or more.
請求項24に記載の女性用衛星器具。 25. The female satellite apparatus according to claim 24, wherein the average size of the bubbles of the fine bubble structure falls within a range of 5 micrometers or more and 200 micrometers or less.
請求項24に記載の女性用衛生器具。 25. A feminine hygiene device according to claim 24, wherein the device is defined by a wall surface having a thickness in the range of 0.003 inches to 0.10 inches.
請求項24に記載の女性用衛生器具。 Colorants, antioxidants, lubricants, slip agents, aesthetic enhancing substances, pigments, dyes, opacifiers, impact modifiers, fillers, clays, nano-level clays, flame retardants incorporated into the polymer The feminine hygiene device according to claim 24, further comprising one or more of processing aids.
請求項26に記載の女性用衛生器具。 27. A feminine hygiene device according to claim 26, further comprising a mixture of at least 80 percent low density polyethylene and at least one of PTFE and PFA falling in the range of 0.1 percent to 10 percent.
小粒の状態のベースとなるポリマーを供給するステップと、
前記ベースとなるポリマーをスクリュー伝送部分に加えるステップと、
臨界を超過した気体を前記スクリュー伝送部分に加えるステップと、
前記ベースとなるポリマーと前記臨界を超過した気体とを組み合わせるステップと、
前記組み合わせられたベースとなるポリマーと臨界を超過した気体とを型の中へ注入して、実質的に連続的な熱可塑性の相のマトリックスを有する成形された女性用衛生器具を提供するステップと
を備える方法。 A method of injection molding a feminine hygiene device,
Supplying a polymer as a base for the state of small particles;
Adding the base polymer to the screw transmission section;
Adding a supercritical gas to the screw transmission section;
Combining the base polymer and the supercritical gas;
Injecting the combined base polymer and supercritical gas into a mold to provide a shaped feminine hygiene device having a matrix of a substantially continuous thermoplastic phase; A method comprising:
請求項33に記載の方法。 The step of supplying the base polymer includes a thermoplastic material, a colorant, a lubricant, a slip agent, a filler, a clay, a nano-level clay, an opacifier, a pigment, an impact modifier, a flame retardant, and an insulating material. And a method of mixing at least one additive selected from the group consisting of processing aids.
請求項33に記載の方法。 34. The method of claim 33, wherein adding the base polymer to the screw transmission portion comprises adding the base polymer through a hopper.
請求項33に記載の方法。 34. The method of claim 33, further comprising heating the base polymer applied to the screw transmission portion.
請求項36に記載の方法。 37. The method of claim 36, wherein heating the base polymer comprises deforming the base polymer using a plasticizing screw.
請求項36に記載の方法。 The method of claim 36, wherein heating the base polymer comprises heating the screw transmission portion using an electrical heat source.
請求項33に記載の方法。 34. Injecting the combined base polymer and supercritical gas into a mold further comprises providing a hollow core into the molded feminine hygiene device. the method of.
94重量パーセント以上かつ97重量パーセント以下の範囲に入る量の低密度ポリエチレンと、
4重量パーセント以下の量の着色料と、
2重量パーセント以下の量のオレアミドと
を備え、
前記女性用衛生製品は、微細発泡射出成形の処理過程を用いて製造される
複合物。 A composite used in feminine hygiene products,
An amount of low density polyethylene in the range of 94 weight percent or more and 97 weight percent or less;
A colorant in an amount of 4 weight percent or less;
Oleamide in an amount of 2 weight percent or less, and
The feminine hygiene product is a composite manufactured using a microfoam injection molding process.
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